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鋳物“機械的性質” 最適化ナビ

アルミニウム合金には様々な種類があり、それぞれ機械的性質(強度)が異なります。例えば、アルミニウム合金鋳造の一つであるAC3A(Al-Si系)は薄肉・複雑形状の鋳物の製造に適しており、流動性もよく、鋳造もしやすい材質になります。しかし、加工性・機械的強度は悪いという点があります。このように、アルミニウム合金は製品の仕様・用途に合わせて材質選定する必要があります。また、アルミ鋳物 課題解決センターを運用する株式会社マルサン木型製作所では、アルミニウム合金鋳造だけでなく、アルミニウム合金ダイカストにおいても選定が可能です。機械的性質“最適化”対策ナビでは、アルミニウム合金の材質選定のポイントをご説明します。

アルミニウム合金の種類

下記は、アルミニウム合金の種類・特徴・用途の一覧表です。

引用:西 直美 (著) 平塚 貞人 (著)(2015),トコトンやさしい鋳造の本とことん優しい,日刊工業新聞社

機械的性質“最適化”のポイント

上述の通り、アルミニウム合金の材料選定は、各材質の特徴を理解し、製品の仕様・用途に合わせて選定することが非常に重要です。アルミ鋳物 課題解決センターを運用する株式会社マルサン木型製作所では、アルミニウム合金鋳造、アルミニウム合金ダイカスト、また耐摩耗性の高いNH42材においても、様々な知見がございます。下記、機械的性質“最適化”においてのポイントをご紹介いたします。

Point1

ご要望の材料スペックに沿った
アルミ材料を選定する

機械的性質を最適化するための重要なポイントとして、適切な材料の選定が挙げられます。機械的性質については、下記の指標が重要となります。

①引張強度
アルミ鋳物定形試験片(JIS4号)が破断した際の最大荷重(N)に初期断面積(mm2)を割ったもの

②0.2%耐力
荷重を除荷しても0.2%の塑性変形が残る応力

③伸び
破断後の試験片がどのくらい伸びたか

鋳物の用途により、これら3つの指標において求められる数値が変わります。まずは、スペックを検討したうえで、ご要望を満たすことができる材質選定を行ってください。

※各アルミ材質の機械的性質については、表を参考にしてください。

Point2

ご要望の材料スペックに沿って
熱処理条件を最適化する

①引張強度、②0.2%耐力、③伸びのスペックを決定しアルミ材質を選定した後、それらの指標をもとに熱処理条件を最適化する必要があります。熱処理には、JISに規定のあるT4~T6の他、特殊条件でもあるT7(溶体化処理+時効処理)もございますので、スペックをもとに熱処理条件を選定してください。

機械的性質を最適化する上で、適切な熱処理条件を選定することは重要ではありますが、専門的知識が要求されます。そのため、熱処理や材料に知見を持つ砂型鋳造メーカーを選定することも重要となります。

アルミ鋳物 課題解決センターでは、熱処理設備を自社で保有しておりますので、ご要望の材料スペックに合わせた熱処理条件をご提案させていただくことができます。また、大手自動車メーカーにて材料開発を担当した技術顧問が常駐していますので、お気軽にご相談ください。

Point3

鋳巣をはじめとした鋳造欠陥の発生を回避し
機械的性質を最適化する

対策ナビ|アルミ精密鋳造 試作センター.com (9)

鋳造欠陥(鋳巣、ガス欠陥、ひけ巣)など、これらがアルミ鋳物上に存在することで鋳造欠陥を起点に破断が起きます。すなわち鋳造欠陥があると引張強さが変化してしまい、引張強度と伸びの値に悪影響を及ぼすことになります。

方案の鋳造解析(流動解析、凝固解析)を行い、かつ溶湯の微細化処理で鋳造条件のトライを繰り返し行うことで、鋳造欠陥を回避した鋳物を製造することが、機械的性質の最適化につながります。

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