令和5年度前期 技能検定1級 ダイカスト（コールドチャンバダイカスト作業）実技試験（計画立案等作業試験）問題の独自解説

このページでは、令和5年度前期 技能検定1級 ダイカスト（コールドチャンバダイカスト作業）実技試験（計画立案等作業試験）問題について、当サイト管理人の独自解説を記載します。

ある美

過去問の解法の参考になれば嬉しいです！

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ある美

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問題1

設問1

問1

製品図から外枠の寸法を読み取り、開口部の寸法を引いてやれば良い。

\begin{split}
投影面積 &=& 300\times210-80\times50 \\
&=& 63,000-4,000 \\
&=& 59,000[mm^2] \\
&=& 590[cm^2]
\end{split}

問2

公式「圧力＝力÷面積」から、問題文の数値を当てはめれば良い。

\begin{split}
圧力
&=& マシンの射出力 \div スリーブの断面積 \\
&=& 600[kn]（60tf）\div 55 \times 55 \times 3.14[mm^2] \\
&=& 0.06316…[kN/mm^2] \\
&=& 0.06316… \times 10^6 \times 10^{ -3 } [kN/m^2] \\
&=& 63.\cancel{1}6[kN/m^2] \\
&=& 63[kN/m^2] \\
&=& 63[Mpa] \\
\end{split}

問3

まずは、製品部と製品部以外の投影面積を合計し、全投影面積を算出する。

\begin{split}
全投影面積 &=& 590[cm^2](問1の答え)+300[cm^2]\\
&=& 890[cm^2]
\end{split}

公式「力＝圧力×面積」から、問題文の数値を当てはめれば良い。

\begin{split}
力
&=& マシンの射出圧力 \div 方案（製品、ランナー、オーバーフロー及びビスケット）の全投影面積 \\
&=& 63[ＭPa](問2の答え)\times 890[cm^2] \\
&=& 63×10^3[kN/m^2] \times 890×10^{ -4 }[m^2] \\
&=& 560\cancel{7}[kN] \\
&=& 5600[kN] \\
\end{split}

問4

問3の答え「3000[kN]」を使用し、安全率1.15を加味した値が型開き力となる。

経済性を考える = その型開き力を上回る最小の型締力を有すマシンを選択肢から選べば良い。

\begin{split}
型開き力
&=& 5600 \times 安全率1.15 \\
&=& 6440[kN]
\end{split}

6440[kN]を超える最小の型締力は、6500kN(650tf)となる。

設問2

「必要押出ロッド長さ」は、押出状態のロッド長さ＋押出したい量となります。

押出状態のロッド長さは、「押出プレートと可動盤クリアランス」 ⁺ 可動盤厚み ⁺ 「可動盤と金型押出板クリアランス」で求められます。←に「押出したい量」を加えれば良い。

\begin{split}
押出状態のロッド長さ
&=& 30+435+50+60 \\
&=& 575[mm] \\
\end{split}

設問3

（1）

固定型と可動型それぞれの熱膨張量を計算後、その差を求めれば良い。

\begin{split}
固定型の熱膨張量
&=& 750[mm] \times 134[℃] \times 12 \times 10^{-6}[/℃] \\
&=& 1,206,000 \times 10^{-6} \\
&=& 1.206 …Aとする\\
\end{split}

\begin{split}
可動型の熱膨張量
&=& 750[mm] \times 174[℃] \times 12 \times 10^{-6}[/℃] \\
&=& 1,566,000 \times 10^{-6} \\
&=& 1.566 …Bとする\\
\end{split}

\begin{split}
熱膨張後の膨張差
&=& A – B \\
&=& 1.206 – 1.566 \\
&=& \cancel{-}0.36[mm] \\
\end{split}

（2）

（1）でガイドピンの対角線上のピッチの膨張差が発生することから、かじり「が発生するおそれがある」。

設問4

（1）

ADC12の保持炉の設定温度は、通常660℃～680℃の範囲で設定します。

（2）

射出前の圧力に対し、±10％以内であれば正常、それ以上は異常である。

降下量（率）を求める計算は以下の通りである。

\begin{split}
降下率
&=& 1 – 射出時の圧力 \div 射出前の圧力 \\
&=& 1-10.8[MPa]\div 13[MPa] \times 100\\
&=& 16.\cancel{9}2…[％] \\
&=& 17[％] \
\end{split}

17％以上も差があることから「異常」と判断できる。

（3）

（2）より、圧力降下が異常であるため、圧力を高めるために「ACCタンクへ窒素ガスを補填した」。

設問5

問1

（1）

製品図より、体積を算出する。

まずは、製品図の最外形の寸法より大きなブロックとして体積を算出する。

\begin{split}
210[mm] \times 300[mm] \times 60[mm]
&=& 3,780,000[mm^3]
\end{split}

続いて、突起形状部（B部）の体積を求める。

\begin{split}
15[mm] \times 15[mm] \times 3.14\times 20[mm]
&=& 14,130[mm^3]
\end{split}

差し引く部分の体積を求める。

\begin{split}
(60-4)[mm] \times (300-(6+4))[mm] \times (210-(4+4))[mm]
&=& 3,280,480[mm^3]
\end{split}

続いて、もう一つの差し引き部分として、開口部分の体積を求める。

\begin{split}
50[mm] \times 80[mm] \times 4[mm]
&=& 16,000[mm^3]
\end{split}

最外形部分の体積から差し引き部分を除く。

\begin{split}
3,780,000[mm^3]+14,130[mm^3]-3,280,480[mm^3]-16,000[mm^3]
&=& 497,650[mm^3]
\end{split}

問題文にあるADC12合金の固体密度2700kg/m^3から、g数を求めてやれば良い。

\begin{split}
497,650[mm^3] \times 10^{-4} \times 2700[kg/m^3]
&=& 1.343655[kg]
\end{split}

\begin{split}
1.343655[kg]] \times 1000[g/kg]
&=& 1343.\cancel{6}55[g]
&=& 1344[g]
\end{split}

（2）

高速区間の体積、溶湯密度2.4g/cm^2より高速区間の位置を算出してやれば良い。

溶湯がゲートに達する時点で高速になるとすると、高速区間の溶湯質量 = オーバーフロー質量 + 製品質量（（1）の答え）となる。

\begin{split}
高速区間の溶湯体積
&=& オーバーフロー質量 + 製品質量((1)の答え))\\
&=& 420[g]+1344[g]\\
&=& 1764[g]\\
&=& 1764[g] \div 2.4[g/cm^3]\\
&=& 735[cm^3] \\
&=& 735,000[mm^3]
\end{split}

上記とプランジャーチップ径より射出スリーブ内の体積を求めて、高速区間の距離ｘ[mm]を算出する。

\begin{split}
高速区間の溶湯体積735,000[mm^3]
&=& 55[mm] \times 55[mm] \times 3.14 \times ｘ\\
ｘ &=& 735,000 \div (55[mm] \times 55[mm] \times 3.14)\\
&=& 77.\cancel{3}80…[mm]\\
&=& 77[mm]
\end{split}

問2

スリーブ内の充填率 = 注湯量 ÷ スリーブ全体体積 で求められる。

よって、

\begin{split}
\frac
{ 3125[g] \div 2.4[g/cm^3] }
{ (570)[mm] \times 55 \times 55 \times 3.14[mm^2] } \times 100

&=&
\frac
{ 1302.08…[cm^3] }
{ 5651607.5[mm^3] } \times 100\\

&=&
\frac
{ 1302.08… \times 10^6[m^3] }
{ 5414145 \times 10^{-9}[m^3] } \times 100\\

&=&
\frac
{ 1302.08…[m^3] }
{ 5414.145[m^3] } \times 100\\

&=&
24.\cancel{0}4[％]
\end{split}

問3

歩留ぶどまりとは、原料や素材の投入量に対して、実際に得られた生産数量の割合のことです。

歩留り = 製品質量 ÷ 鋳込み質量 にて求められます。

\begin{split}
\frac
{ 1344[g] }
{ 3125[g] } \times 100

&=&
43.\cancel{0}08[％]\\

&=& 43[％]
\end{split}

問4

（1）

問1（2）で求めた77[mm]が高速射出区間となるため、その区間を0.07秒で充填完了させることとなる。

よって、

\begin{split}
77[mm](問1(2)の答え) = 77 \times 10^{-3}[m] &=& 0.077[m] \\
0.077[m] \div 0.07[s(秒)] &=& 1.1[m/s]
\end{split}

（2）

チップと湯口の断面積・速度の比から湯口速度を導く。

\begin{split}
チップ断面積[mm^2]：チップ速度[m/s] &=&湯口断面積[mm^2]：湯口速度[m/s] \\
55 \times 55 \times π [mm^2]：1.1[m/s]((1)の答え) &=& 1.6 [cm^2]：x[m/s] \\
55 \times 55 \times π [mm^2] \times 1.1[m/s]((1)の答え) &=& 1.6 \times 10^{2} [mm^2] \times x[m/s] \\
x
&=& 65.\cancel{3}35…[m/s] \\
&=& 65[m/s]
\end{split}

（3）

過去問の傾向から技能検定における一般的なゲート速度は、およそ45m/sと推測される。

（2）の65m/sは「速い」ということになる。

（4）

ゲート厚みが1.25mm ⇒ 2.0mmとなる。

\begin{split}
32 \times 2.0 \times 4
&=&
256 [mm^2] \\
&=&2.5\cancel{6} [cm^2] \\
&=&2.6[cm^2] \
\end{split}

設問6

（1）

(1)以降の文章で、エア関係の修正を行っていることから「ガス抜け悪化」が製品図C部の湯じわがとれなかった原因となる。

（2）

金型内でなるべく「長く」冷やし固めることで、変形は抑えられる。

（3）

焼付きが生じるのは、金型温度の上昇が原因である。

よって、金型温度が下がるようにするため、離型剤の塗布量を「多く」する必要がある。

設問7

（1）

金型温度低下を防止するには、冷却水を止めてやれば良い。

（2）

金型温度低下を防止するには、わずかな隙間を作って金型を閉じてやれば良い。

※常温の空気と接触する面積を減らす。

（3）

ひけ割れ・ひけ巣が生じる原因は、発生部位の周辺金型の温度が高く過熱して鋳物の凝固が遅れていることが原因である。

（4）

ボス部を形成しているのは、固定型である。

ボス部を冷やすためにスポット冷却を追加するのは、固定型となる。

設問8

問1

低速段階における波形の乱れは、加熱や冷却により、射出スリーブ内径とプランジャーチップ外径がラップするような設定（軽圧入のような状態）となる場合に発生する。

これが発生しうる選択肢は、プランジャーチップの冷却水の通水忘れである。

問2

充填中の圧力が低下する理由は、設問5の問4にあるようにゲートを厚くしたために製品部の充填がスムーズになり、抵抗が掛からなくなるため。

問3

射出停止時における圧力の振動の原因は、射出系部品と作動油の慣性力が原因である。

問4

ゲート断面積と速度で金型修正前後の値で比を取れば良い。

\begin{split}
160[mm^2]：65[m/s](設問5・問4・(2)の答え) &=& 256[mm^2](設問5・問4・(4)の答え)：x[m/s] \\
x &=&
\frac
{ 160 \times 65 }
{ 256 } \\
&=& 40.625[m/s] \
\end{split}

よって、ゲート厚み修正後のゲート速度は約40m/sである。

設問9

（1）

ショア硬さ試験のみロックウェル硬さに換算できる。

（2）

SKD61で38HRCは軟らかい。通常は、HRC53～56

（3）

金型硬度が低いと、金型と鋳造合金の間でアブレシブ磨耗という、硬い材料が柔らかい材料に食い込んでひっかき（スクラッチ）を起こし焼き付く現象が起こる。

設問10

問1

用語の意味をおさらいすると、以下の通りである。

溶湯が液体から固体へ変化する際に費やされた潜熱量と溶湯温度675→415℃（変化量260℃）へ変化した熱量を合計してやれば良い。

\begin{split}
潜熱の熱量：394.8[kJ/kg] \times 3.125[kg] = 1233.75[kJ] \\
比熱の熱量：0.96[kJ/kg・℃] \times 3.125[kg] \times 260[℃] = 780[kJ] \\
合計の熱量：1233.75+780=2013.75[kJ] \\
\end{split}

上記が1ショットあたりに奪われる熱量であり、問題にある60ショットあたりに換算すると、

\begin{split}
394.8+240=2013.75[kJ] \times 60[ショット]\\
&=&= 120825[kJ]\\
\end{split}

最も近い値は、「120000kJ」となる。

問2

問1の算出結果から62％は金型冷却水が奪うので、その熱量を先に求める。

\begin{split}
120825[kJ] \times 0.62 = 74911.5[kJ]\\
\end{split}

冷却水が奪った上記の熱量から温度上昇する値を求めると、

\begin{split}
\frac
{ 74911.5[kJ] }
{ 4.18[kJ/kg・℃] \times 800[L/h] \times 1[㎏/L] \times 1[h] }
&=&
\frac
{ 74911.5[kJ] }
{ 3344[kJ/℃] } \\
&=&
22.40…[℃] \\
\end{split}

給水時の温度に上記の温度を足してやれば良い。

\begin{split}
20[℃]+22.40…[℃] = 42.4[℃]\\
\end{split}

最も近い値は、「40℃」となる。

設問11

問1

ゲートやサブランナーに入る溶湯は抵抗が掛かるため溶湯が流れにくい。

よって、溶湯は「製品 A」から先に充填が完了する。

問2

最後に充填完了したキャビティが最も鋳造圧力が有効に作用する。

よって、「製品 B」となる。

問題2

基本的にダイカストマシンの該当動作が行われない原因は、1つ前の工程で問題が起きている。

（1）

1つ前の動作を指しているものを選ぶと、「型開限のリミットスイッチの作動故障」が原因である。

（2）

1つ前の動作を指しているものを選ぶと、「スプレーヘッド上昇限のリミットスイッチの作動故障」が原因である。

（3）

窒素ガスが膨張する = 伝搬する圧力が高い、となるので、前日よりも「高かった」となる。

問題3

（1）

LPGバーナ空気比：1.00～1.05

（2）

通常、溶湯の成分分析は発光分光分析装置にて行う。

（3）

ADC12 2000㎏中7％しかSiが含まれていないので、ADC12 Si含有量：9.6～12.0％の範囲内になるようにSiを添加すれば良い。

\begin{split}
現状：2000[kg] \times 0.07 &=& 140[kg] \\
下限：2000[kg] \times 0.096 &=& 192[kg] \\
上限：2000[kg] \times 0.12 &=& 240[kg] \\
192[kg]-140[kg] &=& 52[kg] \\
240[kg]-140[kg] &=& 100[kg] \\
\end{split}

52～100kg添加すれば良い。

（4）

Kモールド法では、調査対象の合金を冷やし固めたインゴットの断面を割り、その断面内に含まれる「介在物」の面積率で清浄度を判定する。

（5）

Ｋ値が3.0なので、「不合格」となる。（0に近いほど良い）

問題4

（1）

玉掛け技能講習…1トン以上の金型を吊り上げるための玉掛け作業を行うときに必要

玉掛け特別教育…1トン未満の金型を吊り上げるための玉掛け作業を行うときに必要

（2）

折れた押出ピンに深いきずが発生しているので、押出ピン穴径に問題があることが読み取れる。

よって、押出ピン穴を同じ穴径で再加工する選択肢が答えとなる。

（3）

φ4押出ピンの2倍の強度を有す押出ピン径は、φ6である。

φ4押出ピンの3倍の強度を有す押出ピン径は、φ7である。

φ4押出ピンの4倍の強度を有す押出ピン径は、φ8である。

問題5

設問1

（1）

外ひけが発生するのは、凝固遅れが生じやすい「肉厚」部分である。

（2）

肉厚部分に凝固遅れが生じ、その後「凝固収縮」により、外ひけとなる。

設問2

（1）

一般的に取出し温度が高いほど凝固収縮の量が多くなるため、全長は「短くなる」。

（2）

ばりの発生により寸法がばらつく箇所は、PLを跨いだ寸法や引抜き中子で形成される部位である。