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熱衝撃に対するサイドダイの耐性向上：FCD550 対 SKD6

By user04/20/2025Aluminium-J, Technical Data-Jaluminum alloy, aluminum alloys, AUTOMOTIVE Parts, CAD, Die casting, Efficiency, High pressure die casting, Microstructure, Permanent mold casting, Review, 금형

本紹介資料は、「Eastern-European Journal of Enterprise Technologies」によって発行された論文「Enhancing side die resistance to thermal shock in automotive casting: a comparative study of FCD550 and SKD6 materials」に基づいています。 1. 概要： 2. アブストラクト：金型ディスク自動車用途において、FCD550材をSKD6材に置換することにより、サイドダイの熱衝撃耐性を向上させた。主な課題は、生産プロセスの加速によって誘発される熱衝撃によるサイドダイの亀裂であり、これが生産停止や大量の顧客注文への未達につながっていた。本研究は、FCD550よりも熱衝撃によく耐える材料を特定し、それによってサイドダイの耐久性と製造プロセスの全体的な生産性を向上させることを目的とする。研究には、直接生産実験、FCD550およびSKD6材料の分析、ダイ特性の評価、材料変更前後の最終製品属性の評価が含まれた。実験室試験および機械設定トライアルを実施し、生産プロセスを変化させて結果を評価した。結果は、SKD6が金型ディスク自動車用途においてFCD550よりも熱衝撃に対して著しく耐性があることを示している。本研究では、データシートを用いてサイドダイ材料の強度を比較し、既存の冷却条件下で設定パラメータを調整した。実験では、標準温度を520–545 °Cから532–538 °Cに変更し、ソーク時間（soaking time）を最低270–540秒から332秒に短縮した。これにより、ソーク時間が69秒から46秒に、エージング時間（aging time）が190秒から180秒に短縮され、7台の機械全体での鋳造生産性が28日あたり194,870個から213,311個に増加し、サイドダイの亀裂なしに28日あたり200,000個という顧客の要求を満たした。TSD5605G規格に従った5つの製品サンプルの耐久性試験により、品質が顧客仕様を満たしていることが確認された。 3. 序論：自動車部品製造における材料の熱衝撃耐性の研究は、特に車両が高度化し、厳しい条件に耐える部品への要求が高まる中で、その重要性は非常に大きい[1]。これらの重要な部品の中でも、ディスク自動車ホイールは、大きな荷重と繰り返しの応力に耐える中心的な役割を担っている[2]。その完全性を確保することは、車両性能だけでなく、安全基準の遵守にも不可欠である。製造会社は、高い販売注文と生産性向上の必要性に応えるため、製品品質を維持しながら生産プロセスを最適化するという課題に直面している。しかし、この効率追求は、製造プロセスにおけるサイドダイの亀裂発生に見られるように、意図せずに新たな課題を引き起こす可能性がある。顧客の要求を満たすことを目的とした生産方法の加速は、サイドダイ領域内で熱衝撃問題を引き起こし、亀裂や製品品質の低下を招いている[3]。これらの課題に対処するためには、熱衝撃を理解することが最も重要である。急激な温度変化は材料に機械的応力を誘発し、構造破壊につながる可能性がある[4]。したがって、サイドダイのような金型材料の熱衝撃耐性を向上させることは、生産能力を強化し、製品の完全性を維持するために不可欠である。本研究では、従来のFCD550材料と、向上した熱衝撃耐性を含む有望な特性を持つSKD6合金を比較することにより、サイドダイの熱衝撃耐性を向上させる方法を調査し、製造効率と部品の耐久性を改善することを目指す。 4. 研究概要：研究テーマの背景：自動車ホイールディスクのような自動車部品には、高い耐久性と動作応力に対する耐性が求められる。生産要求の増加は、製造プロセスの加速を必要とするが、これがダイカスト金型、特にサイドダイ領域において熱衝撃を引き起こし、亀裂や生産停止につながる可能性がある[3]。本研究の対象は、自動車ホイールディスク製品の生産に使用されるサイドダイの熱衝撃耐性である。先行研究の状況：先行研究では、ダイ材料における微小亀裂や関連現象[5]が特定され、熱伝導率[6]、焼戻し効果[7]、熱応力モデリング[10]などの側面が調査されてきた。しかし、加速された鋳造プロセスにおける熱衝撃によって直接引き起こされる亀裂という特定の問題は、大部分が未解決のままであった[9, 10]。SKD6鋼の特性（高熱動作性、良好な靭性、耐侵食性）は知られているが[10, 11, 12]、この特定の用途においてFCD550と比較して熱衝撃を緩和する潜在能力は評価が必要であった。研究目的：本研究の目的は、PSD3Kディスク自動車ホイールタイプ製品の生産において、サイドダイの熱衝撃耐性を向上させ、それによって製品の完全性と品質を維持しながら製造プロセスを加速することである。目的は以下の通りであった：研究の核心：本研究は、ディスク自動車ホイール鋳造用のサイドダイ用途におけるFCD550とSKD6材料の比較分析を行った。材料選定は、熱衝撃耐性に関連する特性（硬度、組成、特にバナジウム含有量）に焦点を当てた標準データシート（表1-4）の比較に基づいて行われた。SKD6が選定された。SKD6を用いてサイドダイを製作し（図1、図2）、その化学組成を検証した（表5）。冷却システムのコンセプトを視覚化した（図3）。ダイカストマシンを用いて実験的トライアルを実施し、FCD550とSKD6サイドダイの性能を比較した。初期トライアルでは既存の設定を使用し、その後SKD6ダイ用にパラメータ（温度、ソーク/エージング時間）を最適化した（表6、図8）。性能は、ダイと製品の目視検査、硬さ試験（図6）、微細構造分析（図5）、気孔率シミュレーション（図7）、サイクルタイム測定、およびTSD5605G規格に従った最終製品品質試験を通じて評価された。 5. 研究方法研究デザイン：本研究では比較実験デザインを採用した。以下の内容を含む：データ収集・分析方法：研究対象と範囲：本研究は、自動車ディスクホイール（PSD3Kタイプ）の高圧ダイカストに使用されるサイドダイの熱衝撃耐性向上に特化して焦点を当てた。範囲は以下を含む： 6.

誘導電動機回転子のダイカスト時における品質評価

By user04/17/2025Aluminium-J, automotive-J, Copper-J, Technical Data-Jaluminum alloy, aluminum alloys, CAD, Computer simulation, Die casting, Efficiency, High pressure die casting, 金型, 금형, 해석

この紹介論文は、「韓国産学技術学会論文誌」によって発行された論文「誘導電動機回転子のダイカスト時における品質評価」に基づいています。 1. 概要 (Overview): 2. 抄録 (Abstract): 本研究では、産業現場で広く使用されている小型誘導電動機の回転子を生産工場でダイカスト(die casting)で製作する際のrotor core castの品質を評価するために、鋳造解析専用プログラムを用いて数値解析を行い、その結果を実験結果と比較して次のような結論を得た。第一に、誘導電動機回転子の高圧ダイカスト時に高速で射出されたアルミニウム溶湯の充填様相を経時的に評価した結果、溶湯は下部end ring部を先に充填し、水平に移動して上部end ring、core slot部を充填し、最終的にcore slot部で充填が完了する。第二に、mould内部での溶湯の充填様相を見ると、上部end ring、core slot部よりも下部end ring部で溶湯の流動による渦流が発生し、欠陥発生が予測され、現場の実験結果から下部end ring部の断面で大小多数の欠陥が発見された。第三に、ダイカスト作業で良好な品質の回転子を製作するためには、cast形状の変更や作業条件などの追加研究が必要であり、これについては今後報告する予定である。 3. 緒言 (Introduction): 誘導電動機は、産業現場で機械動力を生成するために広く使用されている。回転子(rotor)は、中心軸を中心に回転する部品である。誘導電動機用の回転子は、容量や使用目的に応じて種類が多様であり、しばしばrotor coreのslot部分に溶融アルミニウムを高圧のダイカスト(die casting)法で短時間で充填して製作される[1]。特に出力の低い小型誘導電動機の回転子は、生産工場でside gate typeのdie casting作業で製作されている。最近、cast品質に問題が発生していると現場から報告されており、これは電気効率の低下や高速回転時のunbalancing問題による騒音発生、追加の修正作業の必要性など、生産性向上の妨げとなっている。本研究は、現在のダイカスト作業条件下でのrotor end ring部分の品質を、解析的手法と実験的手法を用いて評価することを目的とする。 4. 研究の概要 (Summary of the study): 研究テーマの背景 (Background of the research topic): 小型誘導電動機の回転子は、一般的にダイカスト工程で製造される。しかし、鋳造されたアルミニウム部品の品質問題が懸念されており、これはモーターの性能（効率、騒音、不均衡による振動）に影響を与える可能性がある。先行研究の状況 (Status of previous research): 本論文は、ダイカストの一般的な内容[1]と高圧ダイカストにおける欠陥発生[2-4]を認識している。特定の応用分野である小型誘導電動機回転子のダイカストで報告されている問題を強調し、現在の生産条件下での品質に関する集中的な調査の必要性を示唆している。研究目的 (Purpose of the study): ダイカストで生産される小型誘導電動機回転子の鋳造品質を評価すること。具体的には、工程中の溶融アルミニウムの充填パターンを調査し、数値解析と実験的検証を通じてrotor

ホットプレス焼結プロセスによる水溶性複合塩中子の開発

By user04/17/2025Aluminium-J, automotive-J, Salt Core-J, Technical Data-Jaluminum alloy, aluminum alloys, CAD, Die casting, High pressure die casting, High pressure die casting (HPDC), Magnesium alloys, Microstructure, Salt Core, STEP, 금형

この紹介資料は、「[ARCHIVES of FOUNDRY ENGINEERING]」に掲載された論文「[Development of Water-Soluble Composite Salt Sand Cores Made by a Hot-Pressed Sintering Process]」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録 (Abstract): 多種多様な水溶性中子は、内部にキャビティ、湾曲した流路、アンダーカットを持つ中空複合鋳物の成形に広く用いられている。中でも、無機塩の水溶液をバインダーとして添加して作られた中子は、水に対する溶解性に優れている。しかし、優れた崩壊性は、しばしば低い耐吸湿性を伴う。本研究では、砂、ベントナイト、複合塩の中子砂混合物をホットプレスおよび焼結することにより、適度な強度と耐吸湿性を備えた水溶性中子を調製し、T字管（tee tube）試験片を鋳造した。実験結果によると、KCl-K2CO3をバインダーとする中子は0.9 MPa以上の強度が得られ、相対湿度80±5%で6時間保持しても0.3 MPaを維持した。その後の焼結プロセスにより、ホットプレスされた中子の耐吸湿性を大幅に向上させることができた（相対湿度85±5%で24時間保管後0.6 MPa）。後処理によって調製された水溶性中子は、滑らかな内面を持ち気孔欠陥のないT字管鋳物を鋳造するために使用でき、中子の除去も容易であった。 3. 緒言 (Introduction): 水溶性中子は、鋳物の内面を形成するために、水溶性の塩を主原料[1-4]またはバインダー[5-7]として作られる部品である。その優れた水溶性の崩壊性と環境適合性により、特に自動車、衛生陶器、その他の製品の軽量化および一体化プロセスにおいて、複雑なキャビティや湾曲した流路を持つ鋳物を製造するための高圧ダイカスト法やその他の鋳造法（重力、低圧）で広く使用されている[8-11]。一般に、ダイカスト用の水溶性中子には高い強度が要求されるため、主に塩溶融物を鋳造する方法で作られる。しかし、溶湯の衝撃がはるかに小さい重力鋳造や低圧鋳造には、比較的低い強度の中子が適しており、加圧焼結やバインダー結合プロセスなど、さまざまな材料やプロセスを用いて水溶性中子を形成することができる。しかし、K2CO3結合中子[14]のように崩壊性に優れた多くの水溶性中子は、湿度の高い環境下での吸湿性のために直接使用することができず、その広範な応用が制限されている[15]。KClをバインダーとして使用すると耐湿性は向上するが、溶解度が比較的低いため、より多くの水分を導入する必要があり、強度が低下したり、成形が困難になったりする可能性がある。本稿では、K2CO3の高い強度とKClの良好な耐湿性を活用することを目的として、低温でのホットプレス後に比較的高温で焼結するプロセスにより、KCl-K2CO3複合塩バインダーシステムを用いた水溶性砂中子の開発を探求する。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 水溶性中子は、複雑な内部形状（キャビティ、流路、アンダーカット）を持つ中空鋳物の製造に不可欠である。その主な利点は、水中での優れた崩壊性と環境適合性であり、様々な産業における軽量化用途に適している。しかし、一般的な課題は、良好な崩壊性と、保管および取り扱い中の吸湿に対する十分な耐性とのバランスをとることである。従来の研究状況: 従来の研究では、様々なタイプの水溶性中子が検討されてきた：研究目的: 本研究の目的は、2段階プロセス（低温ホットプレス後の高温焼結）を用いてKCl-K2CO3複合塩バインダーを使用した水溶性砂中子を開発することであった。目標は、単純なホットプレス中子と比較して大幅に改善された耐吸湿性を持ちながら、鋳造後に容易に除去できるよう良好な水溶性崩壊性を維持する、適度な強度の中子を得ることであった。中核研究内容: 本研究は、シリカ砂、ベントナイト、およびKClとK2CO3の複合バインダーを使用して水溶性砂中子を製造することを含んでいた。プロセスは、混合物をホットプレスした後、焼結ステップを経た。研究では、様々なパラメータが中子特性に及ぼす影響を体系的に調査した： 5. 研究方法論研究設計: 本研究では実験的アプローチを採用した。水溶性砂中子サンプル（「8」字型ドッグボーン形状）を、ホットプレス法に続いて焼結プロセスを用いて作製した。バインダー組成（KCl/K2CO3比率）、バインダー量、ベントナイト含有量、加熱温度/時間、焼結温度/時間などの主要なパラメータを体系的に変化させた。得られた中子の特性を測定し、分析した。最後に、実際の応用における中子の性能を検証するために鋳造試験を実施した。データ収集および分析方法: 研究テーマと範囲: 本研究は、ホットプレス焼結プロセスを用いたKCl-K2CO3複合塩システムで結合された水溶性中子の開発と特性評価に焦点を当てた。範囲には以下が含まれる： 6. 主要な結果: 主要な結果: 図の名称リスト (Figure Name List): 7.

高効率電動機用Cuロータの半溶融成形とプロセスパラメータ制御

By user04/14/2025Copper-J, Technical Data-JAluminum Diecasting, CAD, Copper Rotor, Die casting, Efficiency, Microstructure, 金型, 금형, 알루미늄 다이캐스팅

本紹介資料は、「韓国塑性加工学会誌 (Transactions of Materials Processing)」に掲載された論文「고효율 전동기용 Cu Rotor의 반응고 성형과 공정변수 제어 (Process Control and Thixoforming of Cu Rotor for High Efficiency Motors)」に基づいて作成されました。 1. 概要： 2. 抄録 (Abstract)：中小誘導電動機のロータは、通常アルミニウムダイカストによって製造されてきた。誘導電動機の効率を向上させるために、新たに開発されたCu-Ca合金が研究された。Ca含有量が1.0wt%未満のCu合金の電気伝導度は80% IACS以上であった。Cu-Ca合金は150℃以上の広い半溶融域を持つため、チクソフォーミングプロセスに適している。本研究では、従来のアルミニウムダイカストロータを置き換えるために、チクソフォーミングプロセスを用いたCuロータが開発された。チクソフォーミングされたロータの微細組織分析が行われた。不完全充填が誘導電動機の効率に及ぼす影響について議論された。 3. 緒言 (Introduction)：電動機は電気エネルギーをロータの回転によって機械的エネルギーに変換する装置であり、家庭だけでなく産業分野で広く使用されている。エネルギー変換過程において、電動機の種類によっては7～25%のエネルギー損失が発生するため、電動機の効率向上は省エネルギーにおいて重要である。誘導電動機の効率は、ロータの電気伝導度に大きく影響される。現在、商業的に生産されている中小電動機ロータは、主に純アルミニウムをダイカストで製造している。これは、アルミニウムの低コスト、複雑形状の製造容易性、銅合金ダイカストに比べて金型寿命が長いことによる。しかし、アルミニウムの電気伝導度は純銅の約60%レベルであるため、効率向上のためにはロータ材料を電気伝導度の高い銅合金に転換することが望ましい。銅合金は優れた機械的特性（強度、耐疲労性、耐クリープ性）を持ち、エネルギー効率、耐久性、性能に優れた電動機の製造を可能にする。しかし、銅合金は融点が高い（1083℃）ため、ダイカスト時に金型の摩耗が激しく、経済的な金型寿命を期待することが難しい[2]。この問題を解決する方策として、AlおよびMg合金部品の製造に広く用いられている半溶融成形法（チクソフォーミング）がある。半溶融成形は固液共存域で成形が行われ、液相線よりも100℃以上低い温度で成形するため、ダイカストに比べて金型の摩耗率が低く、鋳造欠陥が少ない利点がある。本研究では、広い固液共存域を持つCu-Ca合金を使用し、SIMAプロセス（Strain Induced Melt Activated）を通じて球状化組織を形成した後、プロセスパラメータの制御を通じて高効率電動機用ロータの半溶融成形を行った。成形された試作品の効率測定を通じて、誘導電動機の効率向上について議論する。 4. 研究の要約：研究テーマの背景：エネルギー消費削減のため、高効率電動機への要求が高まっている。従来の誘導電動機ロータはアルミニウムダイカストで作られており、アルミニウムの低い電気伝導度のために効率が制限される。銅は優れた伝導性と機械的特性を持つが、融点が高いために金型損傷の問題があり、従来のダイカスト適用が困難である。従来の研究状況：アルミニウムダイカストはロータ生産の確立された方法である。チクソフォーミング（半溶融成形）は、Al、Mg合金においてプロセス温度の低減と欠陥削減のために用いられる技術である。Cu-Ca合金の電気伝導度や半溶融特性に関する研究が行われてきた[3]。SIMAプロセスは、チクソフォーミングに適した球状微細組織を得る方法として認識されている[4-5]。研究の目的：本研究は、従来のアルミニウムダイカストロータを代替し、誘導電動機の効率を向上させるために、Cu-Ca合金を用いた半溶融成形プロセスによって銅ロータを開発することを目的とした。研究は、半溶融成形プロセスパラメータの制御、結果として得られる微細組織と充填特性の分析、そしてこれらの要因が最終的なモータ効率に及ぼす影響の評価に焦点を当てた。中核研究内容：本研究の中核内容は以下の通りである： 5. 研究方法論研究設計：本研究は実験的アプローチを採用した。材料選定（Cu-Ca合金）および真空誘導溶解（VIM）とSIMAプロセスを用いた準備から開始した。3HPロータ形状に対して、加熱条件やビレット形状などのプロセスパラメータを変更しながら半溶融成形試験を実施した。欠陥分析には、目視検査、断面切断、顕微鏡観察が含まれた。内部品質評価のために非破壊検査（RT）を使用した。最終的に、生産されたCuロータの効率を測定し、基準となるアルミニウムダイカスト（Al D/C）ロータと比較した。データ収集および分析方法：研究テーマと範囲：本研究は、誘導電動機ロータ生産のためのCu-Ca合金、特にCu-0.5%Caの半溶融成形性に焦点を当てた。適切な半溶融微細組織を得るためのSIMAプロセス適用を調査した。範囲は、特定の3HPロータ設計（Fig

タグチ分析を用いた高圧ダイカストにおける鋳造欠陥の最小化

By user04/14/2025Aluminium-J, automotive-J, Copper-J, Salt Core-J, Technical Data-JAl-Si alloy, aluminum alloy, aluminum alloys, Aluminum Die casting, ANOVA, CAD, Die casting, Efficiency, High pressure die casting, High pressure die casting (HPDC), Microstructure, Permanent mold casting, Review, Sand casting, Taguchi method, 금형, 자동차 산업

本紹介資料は、「Scientia Iranica, Transactions B: Mechanical Engineering」に掲載された論文「Minimizing the casting defects in high-pressure die casting using Taguchi analysis」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録 (Abstract): 高圧ダイカスト（HPDC）は自動車産業における主要な生産プロセスの一つであり、幾何学的に複雑な非鉄鋳物を製造するために広く用いられています。HPDCで製造された製品の機械的強度と微細構造は、射出圧力、溶湯温度、1次および2次プランジャー速度、冷却温度などのいくつかのプロセスパラメータの変動によって変化します。これらのプロセスパラメータは鋳造品質に直接影響するため、プロセスの生産性を最大化し、ポロシティ（気孔）、ピンホール、ブローホールなどの鋳造欠陥を最小化するためには、それらの最適な組み合わせが必要です。そこで、この問題に取り組むため、本論文では実験計画法（DOE）とタグチ分析を組み合わせてパラメータを最適化することにより、HPDCプロセスにおける主要な鋳造欠陥であるポロシティを最小化するアプローチを提示します。得られた結果は、冷却時間、射出圧力、および2次プランジャー速度が応答因子（鋳造部品の密度）に大きな影響を与えることを示しました。さらに、178 barの射出圧力、665°Cの溶湯温度、5秒の冷却時間、210°Cの金型温度、0.20 m.s⁻¹の1次プランジャー速度、および6.0 m.s⁻¹の2次プランジャー速度を使用することにより、選択された部品のポロシティによる不良率が61%削減されたと結論付けられました。 3. はじめに (Introduction): 高圧ダイカスト（HPDC）は、自動車、通信、農業などの産業向けに、経済的で複雑な形状かつ寸法精度の高い非鉄金属部品（アルミニウムなど）を製造するために、最も重要かつ広く使用されている製造プロセスの一つです[1, 2]。自動車産業では、クラッチ、ギアボックス、サスペンション、ブレーキ部品、コネクティングロッドなど、幅広い部品の製造に使用されています[3]。一般的にHPDCでは、溶融金属が準備され、高圧下でスリーブを通って金型キャビティに強制的に注入され、凝固が起こるまで高圧下に保持されます。金属の凝固後、金型が解放され、鋳造品が取り出されます[6]。HPDCプロセスは、優れた部品生産、高い寸法精度、部品あたりの製造コスト削減をもたらします[4]。プロセスには多くの利点がありますが、最終的な鋳造品には依然としてポロシティ、ピンホール、ブローホール、収縮、介在物、リングクラックなどの欠陥が存在します[4, 5, 7]。これらの欠陥は、引張強度や疲労強度に直接影響を与えるだけでなく、鋳造部品の被削性や表面仕上げにも悪影響を及ぼします[5, 8-10]。HPDCによって製造される部品の品質は、射出圧力、溶湯温度、1次および2次プランジャー速度、鋳造圧力、冷却温度、金型冷却時間など、様々な制御パラメータに依存します[5, 11-13]。これらのパラメータはそれぞれ、完璧な凝固と鋳造欠陥のない部品を得るために最適値に設定する必要があります。これらの制御パラメータの中で、射出圧力はポロシティの主要な寄与因子であり、ポロシティの変化は金型キャビティ内の負圧と線形関係にあります[14-16]。さらに、不均一な冷却温度は収縮欠陥の形成を引き起こします[17]。注入温度、鋳造圧力、1次および2次プランジャー速度の変動は、鋳造部品の冶金学的特性と機械的強度を変化させます[18]。プランジャー速度とその動きは、ダイカストの最終品質において重要な役割を果たします。1次プランジャー速度は機械内のダイカストチャンバーの充填に関連し、2次プランジャー速度は金型キャビティの充填と相関しています[19]。A380合金を扱う際の冷却温度の変動により、熱処理プロセス中に通常、空気巻き込み欠陥が発生します[20]。充填中の凝固挙動は表面欠陥に非常に大きな影響を与えます。金型内の溶湯温度の低下率は表面欠陥の確率に影響し、固体表面層の厚さが増加するにつれて増加します[21]。同様に、金型温度はHPDCにおける製品の品質に影響を与え、最適範囲からの逸脱は鋳造欠陥を引き起こします[22, 23]。1次および2次プランジャープロファイルと速度は、アルミニウム合金の場合、鋳物の強度特性を低下させる上で重要な役割を果たします[19]。これらの理由から、最小限の欠陥で高品質の鋳物を生産するためには、異なるHPDCプロセス制御パラメータ（射出圧力、溶湯温度、1次および2次プランジャー速度、鋳造圧力、冷却温度、金型冷却時間）の組み合わせを最適化する必要があります。 4. 研究概要: 研究テーマの背景: HPDCは複雑な非鉄部品を大量生産するための重要なプロセスですが、製品の品質と性能を損なうポロシティなどの様々な鋳造欠陥が発生しやすいという課題があります。多数の相互作用するプロセスパラメータを制御することは不可欠ですが困難です。先行研究の状況: 先行研究では、シミュレーションや実験を通じて個々のHPDCパラメータの影響が調査されてきました。ファジィシステム、ニューラルネットワーク、および「Anycasting」などのソフトウェアシミュレーションを用いた手法が、ポロシティなどの欠陥を予測または最小化するために使用されてきました[25-28]。実験計画法（DOE）と組み合わせたタグチメソッドは、スクイズキャスティングや砂型鋳造など、様々な製造プロセスの最適化に適用されています[35-39]。しかし、実際の産業アプリケーションにおいて、複数の主要なHPDCパラメータを同時に最適化してポロシティ欠陥を最小化することに特化した、DOEとタグチ分析を用いた包括的な実験的アプローチは、あまり検討されていないことが確認されました。鋳造現場で用いられる従来の試行錯誤法は、しばしば非効率的でコストがかかります[29]。研究目的: 本研究は、特定の自動車部品（バイク用クランクケースLH）の工業的HPDCプロセスにおいて、主要な鋳造欠陥であるポロシティを最小化することを目的としました。これは、実験計画法（DOE）とタグチ分析を組み合わせて、6つの主要な制御可能なプロセスパラメータ（射出圧力、溶湯温度、金型冷却時間、金型温度、1次プランジャー速度、2次プランジャー速度）を最適化することによって達成されました。目標は、鋳造部品の密度を最大化することによりポロシティを低減し、全体的な製品品質と生産歩留まりを向上させる最適なパラメータの組み合わせを見つけることでした。研究の核心: 研究はバイク製造会社で実施されました。高い生産量と不良率のため、アルミニウムADC 12合金製のクランクケース左側（LH）部品が選定されました（Figure 1, Table 1, Table 2）。生産データ分析とパレート図（Table 3, Figure 3）により、ポロシティ/ピンホールが不良の主な原因として特定されました（Figure 2）。ポロシティの原因となる要因を特定するために特性要因図（Figure

最先端の金属鋳造技術の進歩：現状、課題、トレンド—パート II：新技術と再評価技術

By user04/12/2025Aluminium-J, Technical Data-Jaluminum alloy, aluminum alloys, Applications, CAD, Die casting, Efficiency, IGES, Magnesium alloys, Microstructure, Quality Control, Review, 금형

この論文概要は、Metal誌に掲載された論文「Advances in Metal Casting Technology: A Review of State of the Art, Challenges and Trends—Part II: Technologies New and Revived」に基づいています。 1. 概要: 2. 研究背景: 研究トピックの背景: 金属鋳造業界は、e-モビリティ、ギガキャスティング技術の出現、環境への配慮の高まりなど、市場と製品の変化によって変化を迫られています。パートIでは、これらの変化する市場と製品、境界条件について議論しました。パートIIでは、業界内の技術開発に焦点を当て、一般的なトレンドと課題への対応としての新技術と再評価技術について考察します。既存研究の現状: 金属鋳造技術は、Gartnerのハイプサイクルやコンドラチエフ波などの技術中心モデルや経済レベルの観察によって説明できるサイクルを経験しています。鋳造業界は、市場の変化や境界条件の変化に関連する影響を受けており、これらの影響はパートIで議論されています。研究の必要性: 金属鋳造技術は直線的に進化するのではなく、サイクルを経験します。新しいアイデア、市場ニーズ、特許の満了などが技術の再興を後押しする可能性があります。鋳造業界は、市場と境界条件の変化に関連する影響を受けており、新技術と再評価技術を議論し、今後の研究の方向性を示す必要があります。 3. 研究目的と研究課題: 研究目的: 本研究の目的は、金属鋳造業界における技術開発を調査し、新技術と再評価技術を議論することです。読者に今後の研究のための出発点を提供することを目的としています。主要な研究課題: 研究仮説: 本論文は概要レベルであり、特定の研究仮説は立てられていません。しかし、論文全体を通して、新技術と再評価技術が金属鋳造業界の将来にとって重要であるという暗黙の仮説が存在します。 4. 研究方法研究デザイン: 本研究は、金属鋳造技術の現状、課題、トレンドに関する文献レビューに基づいた解説記事です。パートIで議論された境界条件と対照的に、パートIIでは技術指向のアプローチを採用しています。データ収集方法: 本研究は、既存の文献、特に金属鋳造技術に関する学術論文、業界レポート、および専門家の意見に基づいて情報収集を行っています。図2は、Google ScholarとScopusからの半凝固鋳造技術に関する出版数を引用しています。分析方法: 本研究は、文献レビューに基づいて、金属鋳造技術の現状、課題、トレンドを記述的に分析しています。技術的な観点から、主要な新技術と再評価技術を特定し、それらの利点と限界を評価しています。研究対象と範囲: 本研究は、金属鋳造業界、特に高圧ダイカスト（HPDC）およびアルミニウム合金鋳造に焦点を当てています。ただし、議論はより広範な金属鋳造技術にも関連しています。 5. 主要な研究結果: 主要な研究結果: データ解釈: 図2は、半凝固鋳造技術に関する出版数が、レオキャスティングでは近年増加傾向にあるものの、チクソキャスティングでは減少傾向にあることを示しています。図3は、レオキャスティング技術の応用例として、薄肉のラジオフィルターが製造可能であることを示しています。図4は、レオキャスティングが、従来の鋳造法と比較して、強度を維持しながら延性を向上させる可能性があることを示唆しています。図5は、複合鋳造における接合強度を向上させるための設計原則を示しています。図6は、複合鋳造とハイブリッド鋳造が、複雑な形状や機能統合を実現できることを示しています。図7は、コラプシブルコアが、複雑な内部形状を持つ鋳造部品の製造を可能にすることを示唆しています。図8は、3D砂型プリンターが、複雑なコアパッケージを製造できることを示しています。図9は、スマート鋳造を実現するための設計原則を示しています。図10は、スマート鋳造が、製品の継続的な進化を可能にすることを示唆しています。図11は、HPDCプロセスにおけるデータ収集の複雑さを示しています。図12は、ラムダアーキテクチャが、リアルタイム性と正確性のバランスを取るためのデータ処理アーキテクチャであることを示しています。図13は、データ分析が、鋳造プロセスの理解、特性評価、予測、制御に役立つことを示唆しています。図14は、デジタルツインが、鋳造プロセスの設計と生産段階の両方をカバーできることを示しています。図の名前リスト: 6.

非破壊検査デジタルX線ラジオグラフィにおける欠陥等級判定による自動欠陥検出

By user04/08/2025Aluminium-J, Technical Data-Jaluminum alloy, Aluminum Casting, Aluminum Die casting, CAD, convolutional neural network, deep learning, Die casting, Quality Control, Segment, 금형, 알루미늄 다이캐스팅

本稿は、「[MDPI]」によって公開された論文「[Automated Defect Detection through Flaw Grading in Non-Destructive Testing Digital X-ray Radiography]」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: プロセスオートメーションは、特殊な技術と装置を利用して生産プロセスを自動化および強化し、より高い製造効率、生産性、コスト削減をもたらします。アルミニウムダイカスト産業は、自動車や航空宇宙などの安全性が重要な分野に部品を供給する製造において、プロセスオートメーションソリューションの導入から大きな恩恵を受けてきました。しかし、この部品製造方法は製造上のきず（flaw）を生成しやすく、そのため、これらの部品の使用適合性を確認するために適切な非破壊検査（NDT）が必要となります。近年、機械学習はデジタルX線ラジオグラフィにおけるきずの検出と分類のための自動化ソリューション開発ツールとして中心的な役割を担っています。これらの機械学習ベースのソリューションは、製造業における高い生産スループットに対応するため、部品検査用にますます開発・導入されています。本研究は、検出されたきずが部品を使用不適格にする可能性のある欠陥（defect）に該当するかどうかを評価する欠陥等級判定アルゴリズムの開発に焦点を当てています。ASTM 2973-15（アルミニウムおよびマグネシウムダイカスト検査のための標準デジタル参照画像）に導かれ、K-D（k次元）ツリーを利用した等級判定パイプラインが開発され、検出されたきずを効果的に構造化し、システムが許容可能な等級判定基準に基づいて決定を下せるようにしました。このソリューションは、異なる等級判定基準への適合性という点で動的であり、デジタルX線ラジオグラフィアプリケーションにおける自動意思決定（合否判定）を実現する可能性を提供します。 3. 緒言: プロセスオートメーションは、特殊な技術と装置を利用して生産を強化し、ハードウェア、ソフトウェア、ITを組み合わせて製造オペレーションを管理・制御することで、より高い製造効率、生産性、コスト削減を実現します[1]。アルミニウムダイカスト（ADC）産業は、製造におけるプロセスオートメーションソリューションの導入から大きな恩恵を受けており、自動車や航空宇宙産業などの分野に供給されるアルミニウムダイカスト部品の非常に高い生産スループットを達成しています[2]。この製造技術は、溶融アルミニウム合金を金型に注入し、金型を冷却して部品を取り出す工程を含みます。しかし、この生産方法は関連するプロセスにより製造上のきずが発生しやすく、適切なモニタリングが必要です[3]。それでもなお、アルミニウムダイカスト（ADC）は、製品の軽量化、大量生産要件に対する競争力のあるコスト、高い生産スループット、より高いプロセス自動化の可能性、およびより良い製品の一貫性など、他の製造プロセスに比べていくつかの利点を提供します[4]。製造されたアルミニウムダイカスト部品の欠陥が見過ごされることがどれほど危険であるかを考えると、要求される製造部品に対して適切なNDT検査を実施することが不可欠です[5]。NDT技術（ラジオグラフィ、超音波探傷、目視検査、赤外線サーモグラフィ、液体浸透探傷、渦電流探傷など）は、部品に損傷を与えたり機能を損なったりすることなく、きずの検出を可能にする様々な技術を提供します[6]。研究によると、ラジオグラフィはアルミニウムダイカスト部品の品質を評価するために使用される様々なNDT手法の中で最も好まれる方法として際立っています[7]。この何世紀も前からあるラジオグラフィ手順は、材料を透過するのに十分な強度のX線またはガンマ線を使用し、検査対象部品の体積全体を徹底的に検査することを可能にします[8]。X線は人間の自然な視覚では見えないため、画像取得中にX線信号に含まれる潜在的な情報を明らかにするために、デジタル検出器アレイ（DDA）、光子計数検出器、X線フィルムなどのセンサーを使用する必要があります。デジタルラジオグラフィ（DR）は、従来のフィルムラジオグラフィの使用をますます置き換えています。このイメージングモードでは、検出器の感応ユニット（ピクセル）によって捕捉されたX線光子が数値に変換されます。さらに、視覚的な訴求力と人間の理解を容易にするために、ピクセル値の2Dマトリックスがグレースケール分布に変換され、デジタルラジオグラフが形成されます。デジタルラジオグラフィ画像は計算処理に有用です[9-12]。したがって、画像特性の様々な後処理調整（例：知覚可能なコントラスト、シャープネス、明るさ）や他の画像フィルタリングプロセスがデジタルラジオグラフィ画像で可能です。DRシステムの適切な性能を確保し、NDTでのデジタル画像の使用を完全に統合するために、関連する規格が確立されています。NDT規格をラジオグラフィ試験に組み込むことは、様々な産業全体で正確で信頼性の高い検査を保証するために重要です。NDT規格は、ラジオグラフィ技術、露出パラメータ、画質、および結果の解釈に関する必須のガイドラインを提供します。これらの規格は、亀裂や介在物などのきずを検出することが安全性と品質保証にとって重要である航空宇宙や自動車などの産業で広く適用されています。これらの規格を理解し、遵守することは、ラジオグラフィ検査の一貫性と信頼性を高め、NDTプロセスの不可欠な部分となります。米国機械学会（ASME）、米国材料試験協会（ASTM）、国際標準化機構（ISO）などの団体は、NDT産業内の実践の標準化に対する規制監督を提供しています。産業におけるNDT実践の理想的なケースは、NDT検査員の資格に関する運用NDT規格（例：ISO 9712）の要件を満たした有資格のNDT検査員によってNDT検査が実施されることです。そのような訓練された検査員は、関連する運用NDT規格に従ってラジオグラフィ画像を取得し、解釈します[13]。画質が許容可能であると見なされた後、検査員は関連する検出された指示に焦点を当て、部品が受け入れられるか拒否されるかを評価し、決定します（図1参照）。NDT実践における潜在的なエラーを防ぐための規制があるにもかかわらず、NDT検査員が人間であるためにエラーを犯す可能性を排除するのは誤りです[14, 15]。NDT検査員によるラジオグラフィ画像の解釈は、疲労、検査経験、精神状態などの要因によって影響を受ける可能性があります。したがって、構造化された規制ガイドラインのセットを実施した後でも、ある研究では視覚的な人間による解釈の有効性が約80%であることがわかりました[16]。近年の計算能力の向上に伴い、非破壊検査（NDT）プロセスを自動化するアイデアが考案され、開発され、製造された部品の100%検査を達成するための実行可能な道筋が提供されています。NDTデータからのきずの認識と評価を自動化するための人工知能（AI）ソリューションの使用は、特に材料のラジオグラフィ画像におけるきずの識別のために、NDT分野の多くの研究者によって広く探求されてきたアプローチです[17]。この自動化は、伝統的に人間のオペレーターによって実行されてきたタスクを自動化する必要性の高まりによって推進されています[18]。プロセスオートメーションを活用した製造業におけるNDTの需要増加と、この増大する検査ニーズを満たすための有資格NDT検査員の減少を考慮すると、非破壊検査におけるAI使用の必要性はますます明らかになります[19]。コンピュータビジョンベースのソリューションは有益である可能性がありますが、安全性が重要な分野での受け入れを促進するためには、関連する運用NDT規格に従って開発および適用されなければなりません。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: アルミニウムダイカスト（ADC）部品は広く使用されていますが、内部の製造上のきず（flaw）の影響を受けやすいです[20, 21]。自動化されたダイカストにおける高い生産スループットは、時間、コスト、および検査タスクを実施するための有資格NDT人員の不足といった交絡因子の影響により、製造されたすべての部品を検査することを困難にしています。統計的サンプリングを使用する産業もありますが、これは製造されたすべての部品の100%検査には劣ります。コンピュータベースのNDT、特にデジタルX線ラジオグラフィは、100%検査への道を提供します。ADC部品はしばしば重要な機能を果たし、その故障は重大な経済的および安全上の影響を引き起こす可能性があります[22]。効果的なNDTを通じてこれらの部品の品質と完全性を確保することが最も重要です。先行研究の状況: デジタルX線ラジオグラフィを用いた自動欠陥認識（ADR）は、ADCの品質管理においてますます重要になっています。先行研究ではADRアルゴリズムが探求されてきました。例えば、オブジェクト検出手法（YOLO、RetinaNet、EfficientDet）は欠陥識別の支援において有望であることが示されました[23]。YOLOv3_EfficientNet[24]や様々な畳み込みニューラルネットワーク（CNN）[25, 26]などの深層学習モデルが、きず検出を合理化するために適用され、より良い精度のためのアーキテクチャの継続的な改良を示しています。しかし、複雑な欠陥形状、様々なラジオグラフィ条件[26]、深層学習モデルが様々なきずタイプや鋳造条件にわたって効果的に一般化するために必要な広範なトレーニングデータ[23]、および高度なCNNの高い計算要件がリアルタイムの産業応用を妨げる[25]など、課題は残っています。決定的に重要なのは、きずの識別と特性評価において実質的な進歩が存在する一方で[17, 28]、検出されたきずの重大度と影響を判断して使用適合性を評価する欠陥等級判定は、まだ十分に研究されていない分野であるということです。既存の研究では、運用基準に従った明確な等級判定プロセスなしに、検出された不連続部をきずまたは欠陥として扱うことがよくあります[29-31]。研究の目的: 本研究は、包括的なきず等級判定アルゴリズムを開発することにより、ADRにおけるギャップを埋めることを目的としています。目的は以下の通りです：コア研究: 本研究の核心は、アルミニウムおよびマグネシウムダイカストのデジタルX線ラジオグラフィ画像のための新しいきず等級判定方法論の開発と適用です。この方法論は、他のアルゴリズムによって実行される初期の検出および特性評価段階に続きます。これは特に、気孔、湯回り不良、引け巣、異物などの不連続性の異なる重大度レベルに対するデジタル参照画像を提供するASTM E2973-15規格によって主に導かれる、確立された基準に基づいて検出されたきずを等級判定することに焦点を当てています[27]。本研究は、ASTM E1316で定義されている重要な区別を強調しています：開発されたアルゴリズムは、検出され特性評価されたきず（通常はセグメンテーションマスクとして入力される）を受け取り、規格（またはカスタム基準）から導出された等級判定ルールに照らして評価し、それらが欠陥に該当するかどうかを判断し、最終的に合否判定を下します。等級判定プロセスは、定義された評価領域（ASTM E2973に従って700mm²）内のきず面積や数量などのきず特性を考慮します。この方法論の重要な構成要素は、検出されたきずの効率的な空間的構成とクエリのためのK-Dツリーデータ構造の使用です。 5. 研究方法論研究設計: 本研究は、きずの検出、セグメンテーション、および特性評価ステップに続く独立したパイプラインとして意図された、きず等級判定アルゴリズムを設計します。入力は、個別のきずとそのクラスを識別するセグメンテーションマスクであると想定されます。出力は、等級判定に基づく合否判定です。等級判定ロジックは、ASTM E2973-15規格から導出されたルールに基づいており、4つのきずカテゴリ（気孔、引け巣、湯回り不良、異物）に焦点を当てています。主要な方法論的ステップは以下の通りです：データ収集と分析方法: 等級判定パイプラインをテストおよび検証するために、テスト画像が合成的に生成されました。4つのクラス（気孔、引け巣、湯回り不良、異物）について、様々なサイズと形態を持つ実際のきず（アルミニウムダイカスト部品のグラウンドトゥルースアノテーションから）が抽出され、きずのリポジトリが形成されました。これらの抽出されたきずは、その後、背景画像上にランダムに配置されました。各きずクラスには、後続の処理ステップによる識別のために、固有のカラーコードが割り当てられました（表1）。（図4aは生成されたきずを示し、4bはカラーコード化された分類を示します）。この合成アプローチにより、様々なきず分布を持つ多様なデータセットの作成が可能になりました。 ASTM E2973-15規格は参照画像を使用します（例：気孔については図2）。計算アプリケーションのために、これらの視覚的参照は、700mm²の検査領域内のきず面積と数量に基づく定量的なデジタルメトリック（等級判定ルール）に変換されました。きず面積範囲と700mm²あたりの最大数量に基づいて重大度等級（1〜4）を定義するカスタム参照表（表2）が研究に使用されました。skimage.measure.regionpropsライブラリは、バイナリマスクから検出されたきず（ブロブ）の幾何学的特性（面積など）を抽出するために使用されました。K-Dツリーは、きずの重心を空間的に整理することにより、効率的な分析を可能にしました。研究トピックと範囲:

機械振動印加によるJIS ADC12アルミニウム合金半凝固スラリー作製技術

By user04/07/2025Aluminium-J, Technical Data-JADC12, aluminum alloy, Applications, CAD, Die casting, High pressure die casting, Microstructure, 金型, 금형

この入門記事は、”[マテリアルトランザクション]”によって発行された論文「[機械振動印加によるJIS ADC12アルミニウム合金半凝固スラリー作製技術]」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 半凝固高圧ダイカストは、高品質製品を成形できるプロセスとして知られています。JIS ADC12アルミニウム合金は高圧ダイカストに広く使用されていますが、この合金は半凝固温度範囲が狭いため、半凝固プロセスを適用することが困難です。本研究では、機械振動を印加することによるADC12アルミニウム合金スラリーの作製を試みました。ADC12合金の液相から半凝固状態への凝固中に機械振動を印加し、機械振動のパラメータと注湯温度がスラリーの形態に及ぼす影響を調査しました。機械振動の印加は、加速振幅と速度振幅の増加に伴い、スラリー中の固相を樹枝状から微細球状に変形させました。その結果、液相に分散した固形粒子を有するスラリーを得ることができました。さらに、微細な球状固形粒子を有するスラリーを得るためには、ある値以上の高い周波数と変位振幅が必要であることがわかりました。スラリーの固相率は、注湯温度と振動印加時間の両方の影響を受け、注湯温度が低下し、振動時間が増加するにつれて増加しました。その結果、周波数50Hz、加速振幅および速度振幅がそれぞれ49.0m/s²および0.19m/sを超える機械振動を印加することにより、十分に微細な球状粒子を有するスラリーを得ることができました。このようにして、注湯温度と振動時間を制御することにより、ADC12合金スラリーの固相率を制御することができました。 3. 序論: 半凝固高圧ダイカスト (SS-HPDC) は、固液共存状態の金属を高速で金型に射出する成形方法です。HPDC は通常、完全に液体の状態の金属を使用しますが、これは高速で金型に射出されます。このプロセスは、複雑な形状の金属を効率的に製造できますが、金属は空気巻き込みによって欠陥が発生しやすくなります。対照的に、半凝固金属は高粘度を示すため、SS-HPDC プロセスは射出中の空気巻き込みによって引き起こされる欠陥を低減できます。さらに、より小さい凝固収縮は、収縮欠陥を低減し、寸法精度を向上させ、プロセス温度を下げることによって金型の寿命を延ばすことができます 1-6)。このプロセスは、従来の HPDC 7) と比較してエネルギーをあまり必要としないため、非常に環境に優しいです。ただし、SS-HPDC プロセスは、従来の HPDC よりも成形性が劣ります。金型内の流動性を高めるためには、固形粒子が液体の状態に分散した半凝固スラリーを利用する必要があります。さらに、一般的な流動性を向上させるためには、より微細でより球形の固形粒子が望ましいです。 JIS ADC12 Al-Si-Cu ベースのアルミニウム合金は、日本の HPDC 8) で使用される材料の 90% 以上を占めています。この合金は、Al-Si 共晶組成に近い組成を示し、固液共存温度範囲と皮膜形成凝固 7) 範囲が狭いことを保証します。この特徴は、融点が低く加圧が容易なため、良好な流動性に関して HPDC にメリットをもたらしますが、SS-HPDC プロセスでは複雑さを引き起こします。SS-HPDC プロセスに有利な多孔性を低減するためには、0.3〜0.5 の固相率 9) のスラリーを使用することが重要ですが、この温度範囲は ADC12 合金では非常に狭いです (5 度未満) 10)。その結果、ADC12 合金は半凝固プロセス 4) に一般的に適しておらず、低固相率 (0.15 未満) 11) 条件下でのガス誘導半凝固法などの成形方法の報告はごくわずかです。この限られた材料の選択肢は、SS-HPDC が広く採用されていない理由の 1

X線マイクロトモグラフィーを用いた高圧ダイカストアルミニウム合金の微細構造特性と分布：レビュー

By user04/07/2025Aluminium-J, Technical Data-JAl-Si alloy, aluminum alloy, aluminum alloys, Aluminum Die casting, CAD, Die casting, finite element simulation, High pressure die casting, Microstructure, 금형, 자동차 산업

本入門記事は、”Characteristics and distribution of microstructures in high pressure die cast alloys with X-ray microtomography: A review”（[出版社]:China Foundry発行）に基づいて作成されています。 1. 概要： 2. 概要： AlおよびMg合金の高圧ダイカスト（HPDC）は、自動車産業でますます使用されています。鋳造品の微細構造は、鋳造品の機械的特性に決定的な影響を与え、その中で微細構造特性は、微細構造と特性の関係の研究の基礎となります。過去10年間で、HPDC AlおよびMg合金、特に微細孔とα-Feの微細構造特性は、X線マイクロコンピュータ断層撮影（μ-CT）を用いて、二次元（2D）から三次元に研究されてきました。本論文では、HPDC合金の微細構造の3D特性と形成メカニズム、その空間分布、および機械的特性への影響に関する現在の理解の概要を提供します。さらに、HPDC合金における異種微細構造の形成と制御のための今後の研究方向について概説します。 3. 序論：グローバルな工業化は、自動車の軽量化の要求を推進し、複雑な形状のニアネットシェイプ成形、高い生産効率、および低い生産コストという利点を持つAlおよびMg合金高圧ダイカスト（HPDC）部品の使用増加につながっています。HPDCは利点を提供しますが、従来のHPDC部品には、金型充填中の乱流による気孔が含まれていることがよくあります。これらの気孔は、機械的特性に悪影響を及ぼします。高真空ダイカスト（HVDC）技術は、気孔率を低減するために開発されましたが、Feのような不純物元素は依然として脆い金属間化合物を形成し、機械的特性に影響を与える可能性があります。微量合金化と金属間化合物特性の制御は、鋳造特性を最適化するために重要です。従来の2D分析技術は、微細構造の空間分布を明らかにするには限界があります。X線マイクロトモグラフィー（μ-CT）は、強力な3D技術として登場し、HPDC AlおよびMg合金の相特性と形成に関する理解を豊かにしています。本レビューでは、X線マイクロトモグラフィーを使用してHPDC合金の相特性と分布に関する現在の知識を要約し、今後の研究方向を強調します。 4. 研究の概要：研究テーマの背景：自動車産業における軽量車両の需要の高まりにより、AlおよびMg合金HPDC部品の使用が必要となっています。これらの鋳造品内の微細構造は、その機械的特性を決定的に決定します。微細構造と特性の関係を理解することは、鋳造性能を最適化するために不可欠です。気孔率と金属間化合物相は、HPDC合金の機械的挙動に影響を与える主要な微細構造の特徴です。以前の研究状況：アルキメデスの原理、光学顕微鏡（OM）、走査型電子顕微鏡（SEM）などの従来の方法は、2D断面微細構造特性評価を提供していましたが、HPDC合金内の相の空間分布と形態を明らかにするには不十分です。これらの2D技術は、気孔の複雑さと体積を過小評価し、気孔数を過大評価する可能性があります。研究の目的：本研究は、X線マイクロコンピュータ断層撮影（μ-CT）を用いて、HPDC AlおよびMg合金の3D微細構造特性に関する現在の理解の包括的な概要を提供することを目的としており、特に微細孔とFeリッチ金属間化合物に焦点を当てています。本レビューでは、これらの微細構造の形成メカニズム、空間分布、および機械的特性への影響を網羅しています。コアとなる研究：本レビューの核心は、X線マイクロトモグラフィーを利用して以下を調査した研究を要約することに焦点を当てています。 5. 研究方法論研究デザイン：本研究は、X線マイクロトモグラフィーのHPDC AlおよびMg合金の微細構造の特性評価への応用に着目した様々な研究論文の知見を統合したレビュー論文です。データ収集と分析方法：本レビューのデータは、X線マイクロトモグラフィーを使用してHPDC AlおよびMg合金の微細構造を研究した出版物の包括的な文献調査を通じて収集されました。分析方法には、選択された出版物からの主要な知見、方法論、および結論を要約および統合することが含まれます。研究テーマと範囲：本レビューは、X線マイクロトモグラフィーを使用したHPDC AlおよびMg合金微細構造特性評価の範囲内で、以下のテーマに焦点を当てています。 6. 主な結果：主な結果：図の名前リスト： 7. 結論：

HPDCにおける金型温度が鋳物の内部品質に及ぼす影響

By user04/07/2025Aluminium-J, Technical Data-JAl-Si alloy, aluminum alloy, Aluminum Casting, CAD, Die casting, High pressure die casting, High pressure die casting (HPDC), Microstructure, temperature field, 금형

この入門記事は、[発行元:”Archives of Foundry Engineering”]が発行した論文「”Effect of Core Temperature at HPDC on the Internal Quality of the Casting”」に基づいています。 1. 概要: 2. 概要: 高圧ダイカスト (HPDC) は、寸法精度と複雑な形状が高い、広範囲のアルミニウム部品を製造するための最も生産的な鋳造方法の 1 つです。高圧鋳造のプロセスパラメータは、一般的に、鋳物中の気孔の存在や微細組織など、鋳物の最終的な品質に直接影響を与えます。空気の巻き込みに加えて、気孔率は水素の溶解によっても引き起こされる可能性があります。水素は、高温で水蒸気と溶融物の反応によって放出され、凝固中に放出されます。これらの欠陥は、強度や延性、特に疲労特性などの機械的特性の大幅な低下につながる可能性があります。本稿の目的は、高圧金型のコア温度が、2つの幾何学的バリアントにおけるアルミニウム鋳物の気孔の存在と分布、および微細組織に及ぼす影響を記述することです。コアの温度は、コアの温度調整回路で使用する2つの流動媒体、すなわち脱イオン水と熱媒体油を変更することによって変化させ、コア温度130±5℃と165±5℃で作業しました。両方の幾何学的バリアントにおいて、水（コア温度130±5℃）を使用した場合、油（コア温度165±5℃）を使用した場合よりも高い気孔率が得られました。逆の結果がミクロ気孔率で観察され、テンパリングオイルでより高いミクロ気孔率が観察されました。水冷コアを使用した鋳物の微細組織は、α相 (Al) と共晶 Si のより微細な結晶粒によって特徴付けられました。テンパリングオイルでは、微細組織は、α相 (Al) の粗大な結晶粒と、鋭いエッジを持つ形状の Si ラメラによって特徴付けられました。 3. 導入: 高圧ダイカストは、最終的な鋳造部品の品質に大きな影響を与える多くの要因を考慮に入れる複雑なプロセスです。高圧ダイカストプロセスの基本的なパラメータは、主に保持温度、鋳造および金型温度、静水圧または加圧圧力、および入口チャネル内の合金流量です。高圧ダイカスト製品の機械的特性は、主に金型温度、入口での金属速度、および印加される鋳造圧力に関連しています [1-3]。金型温度、溶融金属の流動性、部品形状の複雑さ、および高圧ダイカスト中の冷却速度はすべて、鋳造部品の健全性に影響を与えます。これらの要因が適切に制御されていない場合、最終鋳物にさまざまな欠陥が発生する可能性があります。運転中の工具の熱プロファイルは、高品質の部品を製造する上で別の重要な側面です。金型温度は、溶融金属からの熱除去、金型の充填、および鋳造特性の正しい設定に影響を与える重要な要素です [4-6]。ダイカストにおける欠陥の一般的な原因は、金型が最適な温度になっていないことです。この問題は、温度調節装置 [7,8] を使用することで回避できます。本稿の目的は、高圧ダイカスト金型コアの温度調整回路を流れる媒体が、鋳造管の高さの2つの幾何学的バリアントにおける鋳物の内部品質の変化に及ぼす影響を評価することです。本稿の実験部では、コア温度調整の媒体として脱イオン水と熱媒体油を用いて作業しました。高圧ダイカストの内部品質は、鋳物の選択された重要な位置における気孔率分析と構造分析の組み合わせによって評価されました。この評価は、温度調整媒体の変更が鋳物の内部品質にどのように影響するかをよりよく理解するのに役立つはずです。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 高圧ダイカスト (HPDC) は、精密な寸法と複雑な形状を持つアルミニウム部品を製造するための非常に生産的な方法です。HPDC 部品の品質は、プロセスパラメータ、特に気孔率と微細組織に大きく影響されます。気孔率は、空気の巻き込みに加えて、凝固中の水素溶解と放出によって発生し、強度や疲労強度などの機械的特性を損なう可能性があります。最適な金型温度を維持することは、HPDC において欠陥を最小限に抑え、鋳造の健全性を確保するために不可欠であり、多くの場合、温度調節装置によって達成されます。従来の調査状況: 先行研究では、高圧ダイカストにおける金型温度の重要な役割が確立されています。金型温度、溶融金属の流動性、部品形状の複雑さ、冷却速度などの要因は、鋳造の健全性に影響を与えることが知られています。正しい金型温度を維持することは、熱除去、金型充填、および鋳造特性の設定に不可欠です。既存の研究では、ダイカストにおいて金型が最適温度になっていないという一般的な問題に対処するために、温度調節装置を使用することを強調しています [7, 8]。研究では、金型温度制御を改善するために、コンフォーマル冷却 [8]