アルミニウム合金鋳物の特性

なぜなら アルミニウム鋳造合金 鋳造品と鍛造品の同等品は、合金元素と熱処理から望ましい品質を得るが、化学的にはよく似ている。両者を区別する1つの特徴は、鋳造特性開発プロセス中に加工硬化がないことです。この相違のため、鋳造合金と展伸合金に使用されるある種の合金元素は異なる役割を果たします。

の鋳造性 アルミニウム鋳造合金 が錬合金と区別する主な基準である。鋳造合金は、基本的な円形または長方形の断面を優先する鋳造技術を使用して製造される一般的な鍛造製品と比較して、明確な難しさがあります。凝固中の合金の挙動に関する特別な配慮は、複雑な形状と様々な凝固速度を持つ人工鋳造品に必要とされる。これらの傾向を制限するために、凝固中および凝固後の割れを防止し、内部収縮を緩和する方法で、成形鋳造用の合金を選択することが必要になります。

鋳造性」という言葉は、ある組成物が特定の鋳造プロセスで凝固できるかどうかを見極める上で重要な要素であり、完璧な鋳物を作るために必要なものである。重力鋳造では、いくつかの要素が鋳造能力に影響する。これには、鋳型にどれだけ充填できるかを示す流動性、凝固中および凝固後の熱割れに対する耐性、凝固中に金属が流れやすくなり、引け巣が発生するリスクが低くなる供給特性などが含まれる。

重力鋳造における流動性は多面的な要素であるため、正確に測定し定義することが可能である。液相線より上の温度や過熱の度合いが、この特性に最も大きな影響を与えます。共晶組成や共晶に近い組成では、通常の充填温度で流動性が高くなるのが一般的です。

加圧ダイカスト鋳造の場合、現在鋳造可能なものを作るものには、熱間クラックに対する耐性、流動性、ダイハンダ付け、表面仕上げなどがある。鋳造プロセスが機能するためには、これらの部分のひとつひとつが非常に重要です。これらの要素の間で適切なバランスを見つけることは、鋳物に欠陥がなく、さまざまな鋳造方法のニーズを満たし、最終製品が堅固なままであることを確認するために重要です。

凝固-液相線が狭いことは、特に共晶温度で液体の割合が高い場合、優れた供給特性につながることが多い。高温強度と凝固速度に対する元素の影響は、凝固した後に割れが発生する可能性を決定する主な要因である。

金属化学は、鋳造の重要な部分である金型はんだ付けに大きく関係しています。しかし、金型の状態やその他の工程要因も非常に重要である。鋳造性の等級は、AからFまで、あるいは1から10まで、つまり「優れた鋳造特性」から「劣った鋳造特性」まであり、多くの実践を経て作られた。

珪素を多く含む鋳造用合金は、特に大量生産用として多くの用途がある。成形型にシリコンを加えると、流動性が増し、高温でも割れにくくなり、供給も容易になる。鋳造方法によって、最良の結果を得るために必要なシリコンの量は異なる。熱を多用する工程では、シリコンを多く含む金属が好まれる。鋳造プロセスは、凝固帯の勾配を制御し、それが供給メカニズムに影響を与える。このメカニズムは、内部収縮のバランスをとるために非常に重要である。一般的に、凝固範囲が小さい金属は鋳造しやすい。

鋳造に適しているとはいえ、多くの一般的な鋳造用アルミニウム合金はシリコンだけに依存しているわけではありません。アルミニウムの最も優れた点の一つは、リサイクルできることです。そのため、再溶解されたスクラップから物を作るために特別に作られた鋳造合金が生まれました。これらの「二次」合金は、原料の違いを考慮して不純物としてより多くの元素を含むため、不純物の範囲が広くなります。一方、一次合金は精錬されたアルミニウム、工業用金属、マスターアロイから作られます。元素に関連する不純物の制限が厳しくなっています。

アルミ合金鋳物の利点と限界

アルミニウム合金鋳物の生産は、達成可能な特性の広範な多様性を強調し、合金の広範な配列を示します。アルミニウム協会は100以上の組成を登録し、世界的には300以上の合金が応用されています。メタルマトリックスや他の複合構造によって提供される汎用性だけでなく、これらの合金は多様な特性を示します：

引張強さ、ksi (MPa) 10-72 (70-505)
降伏強さ、ksi (MPa) 3-65 (20-455)
伸長、% <1-30
硬度、HB 30～150
導電率、%IACS 18-60
熱伝導率、77 °FにおけるBtu - in./h - ft2 - °F
(W/m - K at 25 °C)
660-1155 (85-175)
疲労限度、ksi (MPa) 8-21 (55-145)
線熱膨張係数
20-100 °C (68-212 °F)にて
9.8-13.7 [1] 10-6/°F
(17.6-24.7) [1] 10-6/°C)
せん断強さ、ksi (MPa) 6-46 (42-325)
弾性係数、106 psi (GPa) 9.5-11.2 (65-80)
比重 2.57-2.95

正確な寸法、調整された表面仕上げ、内部通路を含む複雑な形状、指定された技術標準に沿った特性を持つ、ほぼ精密な部品を製造する能力は、以下のように注目すべき製造上の利点を構成している。

• 多くの場合、多成分の溶接部品や接合部品は、単一の鋳造部品で置き換えることができる。
• 機械加工の必要性を減らすことで、コストと時間の節約に貢献する。
• アルミニウム合金鋳物は、鋳造仕上げにおいて制御されたばらつきを示す。
• 鋳造仕上げと機械加工仕上げのコントラストを強調することで、美しい外観効果を生み出すことができます。
• 必要資本は一般に、鍛造品に比べて低い。
• 金型オプションは、シンプルなパターンから複雑な工具鋼ダイまで、さまざまな製品要件と生産量に対応しています。
• 通常の鋳造には、冶金的または機械的に接合されたバイメタル部品が含まれる。
• アルミニウム部品は多様なプロセスで鋳造され、生産量、生産性、品質、機械化、特殊能力において多様性を提供する。
• ほとんどのアルミニウム鋳造合金は、鋳物工場の要件に合致しており、高品質の部品の生産を保証します。
• いくつかのアルミニウム鋳造合金は優れた流動性を示し、薄い部分や複雑な細部の鋳造を容易にします。
• アルミニウム鋳造合金の溶解温度の低下は、エネルギー効率に寄与する。
• アルミニウム鋳造工程は、鋳造不可能な非常に薄い部分の課題など、一定の制限はあるものの、高レベルの自動化が可能である。

アルミニウム合金の鋳造品は、特定の鋳造プロセスで実用的なサイズの制限に遭遇します。これは、複雑な工学的構成または特殊な鋳造方法での鋳造を妨げる可能性のある特定の合金の凝固挙動に影響されます。鍛造品、押出品、圧延品の製造と比較すると、鋳造プロセスは単純で資本集約度が低いにもかかわらず、他の製造オプションと同様に、複雑な幾何学的形状での凝固は、様々な品質の表面不連続面や内部微細構造の特徴につながる可能性があり、その後、特性や性能に影響を与えます。

特に、アルミニウム合金鋳物は、ほとんどの鍛造品、押出品、圧延板に匹敵する引張特性を示す可能性がある。特定の異方性を持つ微細な再結晶粒組織や高度にテクスチャー化された微細組織の特徴など、展伸材の特徴的な特性は、より粗い結晶粒組織を持つ鋳物と比較して、しばしば長手方向に大きな延性をもたらす。逆に、一般的に一軸性の結晶粒構造と異方性がない鋳造組織は、設計エンジニアの作業を単純化し、横方向の特性制限に関連する課題を排除します。

どのようなアルミダイカスト材料が使われていますか？

アルミダイカストに関しては、材料の選択が最終部品の特性や機能性に大きく影響します。アルミニウムの多くの合金は、特定のニーズに対応します。強度、耐食性、熱伝導性、鋳造特性など、多くの基準がこれらの合金の選択を決定します。これらは、アルミダイカストで使用される最も一般的な材料の種類です：

アルミニウム合金鋳物仕様

アルミニウム鋳造合金には、異なる規則と仕様が適用されます。これは特に米国に当てはまり、アルミニウム協会が合金の化学的性質と温度慣行を管理しています。調達のための規格や要件は、ASTM、軍、連邦政府機関などの団体によって設定され、施行されています。これらの規格がカバーする手順には、X線検査や浸透探傷検査、化学的、機械的、物理的特性を調べるための試験技術、その他の重要な手順が含まれます。多くの場合、バイヤーは特定の部品や部品グループに適合するように仕様を変更します。鋳造メーカーと顧客の双方が、購入前に仕様と例外について合意することは非常に重要です。

アルミニウム合金の処方の仕様には、主要元素、微量元素、不純物元素が含まれ、それぞれが異なる機能を持っています：

主な合金元素：これらの元素は、金属をどの程度うまく作ることができるか、またその性質が時間とともにどのように変化するかを制御する範囲を設定する。

アルミニウム鋳造合金中の微量元素：合金の凝固方法、共晶の構造、主要相、結晶粒の大きさと形成、相の発達を変化させる。そのほか、汚染軽減にも役立つ。

不純物元素：不純物元素は、材料の鋳造のしやすさや相の不溶性に影響する。

アルミニウム鋳造合金の仕様書に、主要元素、マイナー元素、不純物元素の最適な濃度や関係が正確に書かれていないとしても、公称化学組成が自動的に最良の結果を約束するわけではありません。特定の化学的限界の範囲内で、構造制御元素は単独またはグループで添加することができる。これは特に、"その他の各元素 "で特に言及されていない場合に当てはまる。

好ましい相形成のために化学量論的な比率を与えることはできるが、それは常に明確であったり制御されているとは限らない。濃度限界は、鋳造性と特性成長を改善するために組成を変更する自由を与える。最強の材料を得るためには、硬化相を形成する元素の量を多くすることが可能である。一方、延性を向上させるためには、より微細な構造、より少ない量の不溶性元素、そして最も有害でない金属間成分の形成を促すための不純物レベルの慎重なコントロールが必要です。組成の偏りは、インゴットを購入する際に設定することも、鍛造で合金化を変更する際に設定することもできる。

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