鋳造におけるアルミニウム合金：利点と限界

I.鋳造によく使われる4種類のアルミニウム合金

1.アルミニウム-シリコン合金

シリコンアルミブライト」または「シリコンアルミブライト」とも呼ばれる。鋳造性能と耐摩耗性に優れ、熱膨張係数が小さく、10%～25%のシリコンを含有し、鋳造アルミニウム合金の中で最も種類が多く、広く使用されている合金です。

時には0.2%から0.6%のマグネシウムがシリコンアルミニウム合金に添加されることもあり、これはシェル、シリンダーブロック、ボックス、フレームなどの構造部品に広く使用されている。

適量の銅とマグネシウムを加えることで、合金の機械的特性と耐熱性が向上することもある。この種の合金は、ピストンなどの部品製造に広く使用されている。

(2) アルミニウムと銅の合金

4.5%～5.3%の銅を含む合金が最も強化効果が高く、マンガンとチタンの添加により常温、高温強度、鋳造性能を大幅に向上させることができる。主に、大きな動的・静的荷重に耐え、形状が複雑でない砂型鋳物の製造に使用される。

(3) アルミニウム-亜鉛合金

性能を向上させるため、シリコンやマグネシウムが添加されることが多く、一般に「亜鉛シリコンアルミブライト」と呼ばれる。鋳造条件下では、この合金は焼入れ効果、すなわち「自己焼入れ」を持つ。

熱処理なしで使用でき、修正熱処理後は鋳物の強度が高くなる。安定化処理後、寸法が安定し、一般的に模型、テンプレート、設備サポートなどの作成に使用されます。

(4) アルミニウム・マグネシウム合金

密度が最も小さく（2.55g/cm³）、強度が最も高い（約355MPa）12%マグネシウムを含む鋳造アルミニウム合金が、最も優れた強化効果を発揮する。

この合金は、大気中や海水中での耐食性に優れ、常温での総合的な機械的特性や被削性が良好で、レーダー基地、航空機エンジンケーシング、プロペラ、着陸装置などの部品に使用できるほか、装飾材料としても使用できる。

II.鋳造アルミニウム合金の長所と短所

1.鋳造アルミニウム合金の利点

(1) 製品の品質が良い：

• 鋳物の寸法精度は高く、一般的に6～7等級に相当し、4等級に達することもある；
• 表面仕上げは良好で、一般に5～8等級に相当する；
• 強度と硬度は比較的高く、強度は一般に砂型鋳造より25～30%高いが、伸びは約70%低下する；
• 寸法は安定しており、互換性がある；
• 薄肉の複雑なアルミ鋳物のダイカストが可能。

例えば、亜鉛合金アルミダイカスト部品の現在の最小肉厚は0.3mmに達することができ、アルミニウム合金鋳物では0.5mmに達することができる。

高い生産効率：

• 機械の生産性が高く、例えば国産のJⅢ3型横型コールドチャンバーダイカストアルミ機は平均8時間で600～700回、小型ホットチャンバーダイカストアルミ機は平均8時間で3000～7000回アルミダイカストを行うことができます；
• ダイカストアルミニウム金型の寿命は長く、ダイカストアルミニウム金型、ダイカストアルミニウムベル合金のセットは、数十万回、数百万回を持続することができます。

優れた経済効果：

アルミダイカスト部品は、正確な寸法と優れた表面仕上げが特徴です。一般的に、機械加工なしで直接使用されるか、ほとんど機械加工せずに使用されるため、金属利用率が向上し、加工設備と労働時間を大幅に削減できます。 金属 または非金属材料。これにより、組み立ての労働時間と金属の両方を節約できる。

鋳造アルミニウム合金の欠点

酸化物インクルージョン

欠陥の特徴酸化物系介在物は主に鋳物の上面、通気性のない鋳型の角に分布する。破壊は灰白色または黄色に見えることが多く、X線検査や機械加工中、アルカリ洗浄、酸洗浄、陽極酸化処理中に発見されることがある。

ガス孔と気泡

欠陥の特徴：鋳物壁内部のガス孔は一般に円形または楕円形で、表面は滑らかで、通常は光沢のある酸化皮膜で、油黄色に見えることもある。表面の気孔や気泡はサンドブラストで発見でき、内部の気孔や気泡はX線検査や機械加工中に発見でき、X線フィルムに黒く写る。

(3) 収縮気孔率

欠陥の特徴：アルミニウム鋳物は一般に、内ゲート付近、厚肉部の押湯の根元、厚肉部と薄肉部の移行部、平坦な薄肉部に引け巣が発生する。

鋳造ままの状態では、割れ目は灰色、淡黄色に見え、熱処理後は淡灰黄色または灰黒色に変化し、X線フィルム上では白濁して見える。重度の糸状の収縮気孔は、X線や低倍率の破面蛍光などの方法で検出できる。

(4) クラック

1) 鋳造クラック

粒界に沿って発生し、しばしば偏析を伴い、高温で形成されるクラックの一種である。体積収縮の大きい合金や複雑な形状の鋳物で発生しやすい。

2) 熱処理クラック

熱処理中の過熱または過燃焼によって生じ、多くの場合、経粒界亀裂として現れる。応力が発生し、熱膨張係数が高く、急激に冷却される合金や、他の冶金的欠陥が存在する場合によく発生する。