アルミニウム ダイカストのサプライヤーとして、ダイカスト プロセスで頻繁に遭遇する重要な課題の 1 つは、アルミニウム鋳造品のガス気孔への対応です。ガスの気孔率は、最終製品の品質、機械的特性、および全体的な性能に大きな影響を与える可能性があります。このブログでは、業界での長年の経験に基づいて、ダイカストのアルミニウムを脱ガスする効果的な方法をいくつか紹介します。
アルミダイカストのガス問題を理解する
脱ガス方法に入る前に、ダイカストプロセス中にアルミニウムにガスが閉じ込められる理由を理解することが重要です。アルミニウムは水素との親和性が高く、高温では溶融したアルミニウムに水素が溶け込むことがあります。アルミニウムが冷えて固化すると、水素の溶解度が低下し、溶液から水素が飛び出して気泡が形成されます。これらの気泡は鋳造品に多孔性をもたらす可能性があり、これにより部品が弱くなり、応力下で破損する可能性があります。
その他のガス発生源には、原材料中の水分、ダイカストプロセスで使用される潤滑剤、注入中の空気の閉じ込めなどが含まれる場合があります。したがって、高品質のアルミニウム鋳物を保証するには、脱ガスに対する包括的なアプローチが必要です。
溶解保持炉の脱ガス
脱気を実行できる最初の段階の 1 つは、溶解保持炉内です。この目的のために利用できる手法がいくつかあります。
ロータリー脱気
回転脱ガスは、アルミニウム ダイカスト業界で広く使用されている方法です。これには、回転インペラを使用して不活性ガス (通常はアルゴンまたは窒素) を溶融アルミニウムに導入することが含まれます。回転するインペラによってガスが小さな泡に砕かれ、泡が溶融金属の中を上昇します。気泡が上昇すると、アルミニウム内の溶存水素やその他のガスが吸着され、表面に運ばれ、そこで除去されます。
回転脱気の主な利点はその効率です。回転するインペラによって生成される小さな気泡は表面積が大きいため、ガスと溶融アルミニウムの間の接触面積が増加し、脱ガスプロセスが強化されます。さらに、回転するインペラによって引き起こされる撹拌は、溶融金属の温度と組成を均一化するのに役立ちます。
フラックス脱気
フラックス脱ガスも伝統的な方法です。特殊なフラックスが炉内の溶融アルミニウムに添加されます。これらのフラックスはアルミニウム内のガスと反応して、溶融金属の表面から簡単に除去できる化合物を形成します。たとえば、一部のフラックスは水素と反応して安定した化合物を形成し、溶融物の上部にスラグとして浮遊します。
フラックス脱ガスは、特に小規模なダイカスト作業の場合、費用効果が高くなります。ただし、フラックスが異なれば特性も異なり、異なる種類のアルミニウム合金に適しているため、フラックスを慎重に選択する必要があります。
型内脱気
炉での脱ガスに加えて、金型内脱ガス技術を使用して、最終鋳造品のガス気孔率をさらに低減することもできます。
真空ダイカスト
真空ダイカストは、非常に効果的な金型内脱ガス方法です。このプロセスでは、溶融アルミニウムを射出する前に、金型キャビティから空気が排出されます。ダイ内を真空にすることにより、充填プロセス中に空気が閉じ込められる可能性が大幅に減少します。これにより、気孔率が低くなり、機械的特性が向上した鋳物が得られます。
真空ダイカストプロセスには、真空ポンプや十分に密閉されたダイなどの特殊な装置が必要です。ただし、この技術への投資は、高品質の鋳物を製造するという点で報われる可能性があります。小型アルミニウム部品の鋳造に関する詳細については、次のサイトを参照してください。小型アルミニウム部品の鋳造。
ガス抜きチャネル
ガス抜きチャネルは、シンプルでありながら効果的な金型内のガス抜き機能です。これらのチャネルは、充填プロセス中に空気とガスが逃げられるように金型内に設計されています。これらは通常、金型キャビティの最高点、または空気が閉じ込められやすい領域に配置されます。
ガス抜きチャネルを適切に設計することが重要です。チャネルは、ガスがすぐに逃げるのに十分な大きさである必要がありますが、溶融アルミニウムが流出しないように十分に小さい必要があります。チャネルの形状と位置は、鋳物の形状と溶融金属の充填パターンに基づいて最適化する必要があります。
鋳造後の脱ガス
鋳造後でも、ガス気孔の影響を軽減する方法がいくつかあります。
熱処理
熱処理は、アルミニウム鋳造品のガス気孔の影響を軽減するのに役立つ場合があります。たとえば、溶体化熱処理に続いて焼入れおよび時効処理を行うと、鋳物の機械的特性を向上させることができます。熱処理プロセス中に、鋳造品の内部応力が緩和され、微細構造が変更されるため、部品の性能に対する気孔率の悪影響が軽減される可能性があります。
ただし、熱処理は、溶解および鋳造プロセス中の適切な脱気の代わりにはなりません。鋳造品の品質を向上させるための補助的な措置です。
品質管理とモニタリング
脱気プロセスの有効性を確保するには、包括的な品質管理および監視システムを導入することが不可欠です。
ガス分析
溶融アルミニウムの定期的なガス分析は、専用の装置を使用して実行できます。たとえば、水素分析装置は、溶融金属中の溶存水素の量を測定できます。ダイカストプロセスのさまざまな段階でガス含有量を監視することで、ガスレベルが許容範囲内にあることを確認するために脱ガスパラメータを調整できます。
非破壊検査
X 線検査や超音波検査などの非破壊検査方法を使用して、最終鋳造品の気孔率を検出できます。 X 線検査により、鋳物の内部構造の鮮明な画像が得られ、ガス孔の特定が可能になります。超音波検査では、鋳物を通る超音波の伝播を分析することで内部欠陥を検出することもできます。
陽極酸化と表面仕上げに関する考慮事項
脱ガスおよび鋳造後、アルミニウム部品は陽極酸化およびその他の表面仕上げ処理を受ける場合があります。陽極酸化処理により、アルミニウム鋳物の耐食性と外観を向上させることができます。ただし、鋳造品内のガスの多孔性は陽極酸化プロセスに影響を与える可能性があります。多孔質領域は均一に陽極酸化されない可能性があり、外観や性能の問題につながります。
ダイカストアルミニウム部品の陽極酸化処理の詳細については、次のサイトをご覧ください。ダイカストアルミニウム部品の陽極酸化処理。
エンジンブロックのダイカストと脱ガス
ダイカストエンジンブロックの場合、ガス抜きが最も重要です。エンジン ブロックは、高強度と高品質の鋳物が必要な複雑かつ重要なコンポーネントです。ガス気孔の存在は、冷却剤の漏れやエンジン性能の低下など、エンジンの故障につながる可能性があります。
エンジンブロックのダイカストでは、特殊な脱ガス技術がよく使用されます。たとえば、鋳物中のガス含有量を可能な限り低く抑えるために、通常、炉脱ガスと金型内脱ガスを組み合わせて使用されます。ダイカスト エンジン ブロックの詳細については、次のサイトをご覧ください。ダイカストエンジンブロック。
結論
ダイカストにおけるアルミニウムの脱ガスは多段階のプロセスであり、溶解と炉内での保持からインモールド技術、鋳造後の品質管理に至るまで、あらゆる段階で慎重な考慮が必要です。回転脱気、真空ダイカスト、適切な品質監視などのさまざまな脱気方法を組み合わせて使用することで、ガス気孔率が低い高品質のアルミニウム鋳物を製造できます。
アルミニウムダイカストのサプライヤーとして、当社はお客様に最高品質のアルミニウム鋳物を提供することに尽力しています。高品質のアルミダイカスト部品をお求めの場合は、調達および詳細な打ち合わせについてお気軽にお問い合わせください。当社の専門家チームは、お客様の特定の要件に最適なソリューションを見つけるお手伝いをいたします。
参考文献
- 「アルミニウム合金: 構造と特性」 (JE Hatch 著)
- 『ダイカスト: 実践ガイド』ピーター・グルーバー著
- 大手ダイカスト装置メーカーによる、アルミニウム ダイカストの脱ガス技術に関する業界ホワイトペーパー。
