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A356 Al合金のダイ充填およびレオ圧力ダイカストシステムを用いたステアリングナックル部品の開発に関する研究

By user07/08/2025Aluminium-J, automotive-J, Technical Data-JAl-Si alloy, CAD, CFD, Computational fluid dynamics (CFD), Die casting, FLOW-3D, High pressure die casting, High pressure die casting (HPDC), Mechanical Property, Microstructure, 자동차 산업

この紹介論文は、「Journal of Materials Processing Technology」によって発行された論文「Studies on Die Filling of A356 Al alloy and Development of a Steering Knuckle Component using Rheo Pressure Die Casting System」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 本研究では、レオ圧力ダイカスト (RPDC) システムの一部として、半凝固スラリーのダイ充填を調査するために、数値流体力学 (CFD) モデルを開発する。ダイ充填キャビティは自動車のステアリングナックルのものに対応し、スラリーはA356アルミニウム合金で作られる。CFDシミュレーションで使用されるレオロジーモデルは実験的に決定される。現在の数値モデルから得られた結果には、ダイキャビティ内のスラリーの流動場、粘度変化、固相率分布、ダイ充填段階中のキャビティ内凝固中の温度および圧力分布が含まれる。本研究の主な目的は、開発された部品の望ましい微細構造および機械的特性のためのゲーティング配置、注入温度、および射出条件を決定することである。当該合金スラリーのダイ充填能力に対する射出条件の影響を研究するために、最終射出速度を2～3.2 m/sの間で変化させて5つの射出プロファイルを研究する。本研究の知見を裏付けるために、凝固した部品の異なる位置からサンプルを取得することにより、主に光学顕微鏡およびマクロ硬度測定の形で、微細構造形態および構造特性相関を研究した。 3. はじめに: 自動車産業における燃費向上のための要求は、自動車部品の軽量化、特に他の軽量自動車部品と比較して優れた強度対重量比および伸び値を必要とするサスペンション部品の軽量化に向けた努力を動機付けている。アルミニウムおよびマグネシウム合金の鍛造や従来のダイカストなどの伝統的な製造プロセスは、多段階の処理ステップ、一貫性のない機械的特性、デンドライト微細構造、および液体偏析などの課題を提示する。半凝固ダイカスト、特にレオダイカスト (RDC) およびその変形であるレオ圧力ダイカスト (RPDC) は、改善された構造的完全性と費用対効果を備えた、健全でニアネットシェイプの部品を製造するための有望なワンステップソリューションとして浮上している。これらのプロセスの成功は、複雑なダイキャビティの適切な充填を保証するために、ほぼ球状の初晶粒子を持つ半凝固スラリーの調製に大きく依存する。多くの研究がチクソダイカスト (TDC) およびRDCを調査してきたが、RPDCにおけるダイ充填のCFDシミュレーション、特に実験的検証を伴うものは比較的少ない。本研究は、CFDシミュレーションを用いてA356 Al合金ステアリングナックルのRPDCプロセスパラメータを最適化し、実験作業によって検証することにより、このギャップを埋めることを目的とする。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 主な動機は、燃費を向上させるための軽量自動車部品の必要性である。伝統的に鋼鉄または鋳鉄で作られていた自動車のサスペンション部品は、アルミニウムおよびマグネシウム合金を使用して開発されている。しかし、これらの軽合金の従来の製造方法では、しばしば欠陥や特性のばらつきが生じる。従来の研究状況: 従来の研究では、従来のグラビティダイカスト (GDC)、高圧ダイカスト (HPDC)、スクイズキャスティング、およびチクソダイカスト (TDC) やレオダイカスト

ダイカストAM60マグネシウム合金の疲労強度に及ぼすノッチ効果

By user07/06/2025Aluminium-J, automotive-J, Technical Data-JApplications, CAD, Magnesium alloys, 自動車産業, 자동차, 자동차 산업

本稿は、「Asian Pacific Conference for Materials and Mechanics 2009 at Yokohama, Japan, November 13-16」で発表された論文「NOTCH EFFECT ON FATIGUE STRENGTH OF DIE CAST AM60 MAGNESIUM ALLOY」に基づいています。 1. 概要: 2. アブストラクト: 本研究は、ダイカストAM60マグネシウム合金の疲労強度に及ぼすノッチ効果を調査するものである。平滑試験片および様々な応力集中係数（Kt）を持つノッチ付き試験片を用いて、4点曲げ試験を実施した。結果は、疲労寿命および疲労限度が、ある点（Kt=2.55）までKtが増加するにつれて減少し、それを超えるKtのさらなる増加は疲労強度を著しく変化させないことを示した。ノッチ付き試験片の疲労限度は、非伝播き裂が観察されなかったため、疲労き裂発生限度に対応することが見出された。き裂は一貫してノッチ底部から発生し、内部の鋳造欠陥はこの結果に影響を与えなかった。AM60合金のノッチ感度は、Ktの増加（1.57から2.09へ）に伴い初期に増加し、その後Ktがさらに増加すると減少した。 3. 緒言: マグネシウム合金は、低密度、高比強度、優れた鋳造性および被削性などの固有の優れた特性により、航空宇宙および自動車産業分野で注目を集めている。これらの用途における構造部品の多くは、優れた疲労特性を要求する。したがって、マグネシウム合金に関するこれまでの研究の多くは、周囲環境下および腐食環境下での疲労特性に焦点が当てられてきた。しかしながら、将来の工学的応用の観点からは、疲労ノッチ感度に関する情報を有することも重要である。なぜなら、平滑材の疲労性能が良好であっても、ノッチ材の疲労性能は非常に劣る可能性があるからである。工学部品においては、ショルダー、キー溝、オイルホール、溝、ねじ山などの幾何学的不連続部、すなわちノッチが必然的に存在し、応力集中のためにノッチ底部で疲労破壊が非常に頻繁に発生する。したがって、特にマグネシウムおよびその合金のような新興材料の場合、ノッチ付き部品の疲労強度を調査することは非常に重要である。本研究では、ダイカストAM60マグネシウム合金の疲労強度に対するノッチ効果を理解するために、異なる応力集中係数Ktを持つ一定深さのノッチ付き試験片を用いて4点曲げ試験を実施した。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: マグネシウム合金は、低密度や高比強度といった有利な特性により、航空宇宙や自動車などの分野でますます利用されている。これらの合金で作られた多くの構造部品にとって、優れた疲労性能は重要な要件である。先行研究の状況: マグネシウム合金に関する従来の研究は、主に周囲環境および腐食条件下での疲労特性に集中してきた。しかし、実用的な工学設計のためには、疲労ノッチ感度に関する情報が不可欠である。なぜなら、ノッチを有する部品の疲労性能は、平滑材の疲労性能が良好であっても、著しく劣る可能性があるからである。ノッチは工学部品に一般的に見られ、応力集中のために疲労破壊の主要な起点となる。研究の目的: 本研究の目的は、「異なる応力集中係数Ktを持つ一定深さのノッチ付き試験片を用いて、ダイカストAM60マグネシウム合金の疲労強度に対するノッチ効果を理解すること」であった。研究の核心: 研究の核心は、ダイカストAM60マグネシウム合金に対する4点曲げ疲労試験の実施であった。平滑試験片とノッチ付き試験片の両方が試験された。ノッチ付き試験片は、一定のノッチ深さ（0.1 mm）を特徴としたが、ノッチ底半径（ρ = 1 mm, 0.3 mm, 0.25mm, 0.15 mm, 0.1 mm）を変化させることで、異なる理論応力集中係数（Kt = 1.57, 2.09,

摩擦攪拌接合（FSW）プロセスの包括的レビュー

By user07/04/2025Aluminium-J, automotive-J, Copper-J, FSW-J, Technical Data-Jaluminum alloy, aluminum alloys, Applications, CAD, CFD, Magnesium alloys, Microstructure, Review, STEP, 자동차 산업

溶融溶接の限界を超える、高品質・高効率な固相接合技術の全貌この技術概要は、Verma, S. M. & Misra, J.P.によって発表された学術論文「A Critical Review of Friction Stir Welding Process」（DAAAM INTERNATIONAL SCIENTIFIC BOOK 2015）に基づいています。株式会社STI C&Dの専門家が、製造業の専門家向けにその内容を要約・分析したものです。キーワードエグゼクティブサマリー課題：なぜこの研究が製造業の専門家にとって重要なのか航空宇宙、自動車、船舶などの分野では、軽量かつ高強度な金属合金の需要が急速に高まっています。しかし、これらの材料、特にアルミニウムやマグネシウム合金を従来の溶融溶接（アーク溶接、ガス溶接など）で接合する際には、深刻な問題に直面します。高いエネルギー密度は、広い熱影響部（HAZ）を生み出し、その結果、機械的特性（延性、引張強度など）の低下、歪み、凝固割れ、気孔（ポロシティ）といった欠陥を引き起こします。これらの欠陥は製品の信頼性を著しく損なうため、その対策は製造現場における長年の課題でした。このような背景から、材料を溶融点以下の温度で接合する「固相接合」技術が注目されています。その中でも、1991年に英国のTWI（The Welding Institute）によって発明された摩擦攪拌接合（FSW）は、これらの課題を克服する画期的な解決策として登場しました。本レビュー論文は、このFSW技術の全体像を俯瞰し、その利点、課題、そして将来性を明らかにすることで、製造業のエンジニアや研究者に実践的な指針を提供することを目的としています。アプローチ：研究方法の解明本研究は、特定の実験を行うのではなく、これまで世界中で発表されてきた摩擦攪拌接合（FSW）に関する膨大な学術論文や報告を収集し、それらを批判的に分析・統合する「レビュー論文」という形式をとっています。研究者らは、以下の重要な側面に焦点を当てて、FSW技術の体系的な理解を目指しました。この網羅的なアプローチにより、FSWに関する断片的な知識を一つにまとめ上げ、技術者や研究者が直面する課題解決のための信頼性の高い知識ベースを構築しています。ブレークスルー：主要な研究結果とデータ本レビュー論文は、FSWに関する多岐にわたる研究成果を統合し、以下の重要な知見を明らかにしました。実業務への実践的示唆本レビュー論文から得られる知見は、製造現場の様々な部門で直接的に活用できます。論文詳細 A Critical Review of Friction Stir Welding Process 1. 概要: 2. 論文要旨: 摩擦攪拌接合（FSW）は、航空宇宙、船舶、自動車などの製造業において、様々な金属合金や非金属を接合するために急速に普及している永久的な固相接合プロセスである。現在、金属合金の溶接は、気孔欠陥の低減、熱影響部（HAZ）の縮小、シールドガス不要、環境への配慮、歪みの低減といったFSW独自の特長により、従来の溶融溶接から置き換えられつつある。本章では、FSWの重要な側面、すなわちプロセス原理、冶金学的および機械的側面、予熱およびナノ粒子添加の効果について批判的な評価を行う。また、FSWに関連する困難やその他の問題にも言及し、世界の研究コミュニティがこの分野で広範な研究を行うためのガイドラインを提供することも目的とする。 3. 緒言: 現代において、接合プロセス産業は急速に成長している。19世紀半ばに登場した溶接技術は、その後多くのアーク溶接やガス溶接などの溶融溶接技術へと発展した。しかし、これらの技術はエネルギー密度が高く、広い熱影響部（HAZ）や、歪み、機械的特性の低下といった凝固欠陥を引き起こす。特にアルミニウムやマグネシウムのような反応性元素には適していない。これらの欠点を克服するため、母材の融点以下の温度で接合を行う固相接合技術が探求されてきた。FSWは、1991年にTWIによって発明された革新的な固相接合技術であり、欠陥が少なく、環境に優しく、エネルギー効率が高いことから「グリーンテクノロジー」として確立されている。 4. 研究の要約: 研究トピックの背景: 高強度・軽量な金属合金の需要増加に伴い、高品質な接合技術が求められている。従来の溶融溶接は、特にアルミニウム合金などにおいて多くの課題を抱えており、それに代わる技術としてFSWが注目されている。従来の研究の状況:

金型製造における専門家主導のプロジェクト推定プロセスを支援するためのニューラルネットワークベースモデル

By user07/01/2025Aluminium-J, automotive-J, Technical Data-JApplications, CAD, Die casting, Review, STEP, 自動車産業, 金型, 금형, 자동차, 자동차 산업

この紹介論文は、「[Strojniški vestnik – Journal of Mechanical Engineering]」によって発行された論文「[Neural Network-Based Model for Supporting the Expert Driven Project Estimation Process in Mold Manufacturing]」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 成功する金型製造業を運営するための重要な活動の1つは、プロジェクトの推定です。推定プロセスは、通常、高度に熟練した社内の専門家によって処理される初期のプロジェクト活動です。推定プロセスに影響を与える最も重要なパラメータの1つは、金型を製造するための製造時間（VMH）の量です。本稿では、人工ニューラルネットワーク（ANN）モデルのサポートを使用して製造時間量の推定問題に対処し、それを専門家主導のプロジェクト推定プロセスに組み込む方法を提案します。ANN推定のヒストグラムに基づいて、VMHの望ましくない過小評価の割合を推定し、導入された安全係数によって減少させることができます。開発されたモデルベースの推定により、専門家は容易に入手可能な入力データを使用してプロジェクト推定を改善することができます。 3. 緒言: 金型製作産業はプロジェクト主導であり、個々の生産プロセスの特性に対処する必要があります。プロジェクト管理における主要なリスク源の1つは、プロジェクトコスト、需要、およびその他の影響の不正確な予測です[1]。金型生産プロセスでは、初期のプロジェクト推定段階で不確実性を最小限に抑えることが重要です。この推定段階は、一般的に専門家の偏見に敏感な人間による専門家主導の活動です。この偏見は、推定者が過信している場合にはプロジェクトリソースの過小評価につながり、推定者がプロジェクトのすべての側面を適切にカバーできるという十分な自信がない場合にはプロジェクトリソースの過大評価につながる可能性があり、どちらのシナリオも将来のビジネスに悪影響を及ぼします。推定者の主要な能力は、プロジェクト推定を成功させるために、すべての重要な情報を適切に収集および評価することです。金型製作業界では、通常、すべてのオファーの10%未満しか注文につながらないため、推定活動に費やす時間を最小限に抑える必要があるという矛盾があります[2]-[4]。金型製造業における現在の推定は、依然として直感的な方法に大きく依存しており、これは主観的であり、信頼性と再現性の問題を起こしやすいです。本稿では、支援された専門家主動のプロジェクト推定プロセスの開発により、これらの問題に対処します。製造時間量（VMH）は、プロジェクト推定における最も重要な情報の一つであり、最終的なプロジェクトコストの大部分を反映し、プロジェクトスケジュールを最も大きく左右します。研究目的は、金型生産におけるVMHの推定を改善するために、人工ニューラルネットワーク（ANN）でサポートされた専門家主動のプロジェクト推定プロセスを開発することです。さらに、本稿では、既存の専門家主動の推定プロセス内でのこの支援モデルの適切な位置付けの問題にも取り組みます。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 金型製造におけるプロジェクト推定は、事業の成功に不可欠な初期段階の活動です。多くの場合、経験豊富な社内専門家によって実行されますが、時間的制約の下での精度要求と、直感的アプローチに固有の主観性という課題に直面しています。製造時間量（VMH）は、主要なコスト要因であり、スケジュール決定要因です。不正確なVMH推定は、経済的損失や競争力のない入札につながる可能性があります。先行研究の状況: 直感的、類推的、パラメトリック、分析的など、様々な推定方法が存在し、それぞれ異なるプロジェクト段階とデータ可用性に適しています（Fig. 1）。既存の研究の多くは、製品の幾何学的特性と価格/コストを結びつけるモデルに焦点を当てており、市場の影響を見落としがちです[9]-[12]。一部のアプローチでは単一の推定モデルが使用されていますが、本稿ではハイブリッドアプローチを提案しています。文献（Table 1）はコスト推定に重点が置かれていることを示しており、ANNは金型の複雑さとコストについて検討されています。本研究は、専門家主導のフレームワーク内でANNモデルを支援ツールとして統合し、直感的アプローチとデータ駆動型アプローチの長所を組み合わせることを目的としています。研究の目的: 本研究の主な目的は、金型生産における製造時間量（VMH）の推定を改善するために、ANNでサポートされた専門家主導のプロジェクト推定プロセスを開発することです。副次的な目的は、専門家主導の推定ワークフロー全体の中で、このような支援モデルの適切な配置と統合を決定することです。中核研究: 本研究の中核は、VMH推定のためのANNベースモデルの開発と検証です。このモデルは、体系的で専門家主導のプロジェクト推定プロセス（Fig. 3）に統合され、意思決定支援ツールとして機能するように設計されています。このプロセスは、入力データ検索（IDR）、概念設計と製品製造可能性検証（CDPMV）、リソース推定フェーズ（REP）– ここでANNモデルがVMH推定を支援 – および経済計算フェーズ（ECP）で構成されます。VMHは、金型のすべての部品（P）および操作（OP）に対する総加工時間（t_m）、ローディング時間（t_l）、アンローディング時間（t_u）の合計として定義され、式（1）で表されます。VMH = Σ_P Σ_OP (t_m + t_l + t_u) (1)本研究では、ANNの入力変数選択、アーキテクチャ、トレーニング、検証、および推定の不確実性に対処するための提案された安全係数アプローチについて詳述しています。 5.

SPHを用いた高圧ダイカストプロセスのモデリング

By user06/30/2025Aluminium-J, Technical Data-JCAD, CFD, Die casting, Die Casting Congress, FLOW-3D, High pressure die casting, High pressure die casting (HPDC), Review, 금형, 자동차 산업

この紹介論文は、「CSIRO Mathematical and Information Sciences, Victoria, Australia.」によって発行された論文「Modelling the High Pressure Die Casting Process Using SPH」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 本論文では、このCAST資金提供プロジェクトの過去4年間にわたるHPDCのSPHモデリングの進捗状況をレビューします。2次元の単純な金型の充填の初期の例は、流れパターンの複雑さ、特に自由表面挙動と分裂の役割を示しています。これらの単純な金型の充填における熱伝達の組み込みの影響、特に金型内部の熱境界条件の影響と金型自体への結合伝導モデリングの重要性が示されています。SPH予測の精度を実証するために、水アナログ実験を用いた2つの検証例が示されています。3Dへのモデリングの拡張と、複雑な3次元金型形状を表現するために使用される方法論について説明します。現実的な工業部品の充填をモデル化するためのこのSPHシステムの使用が提示されます。金型充填順序の重要性、および角部や緩やかに湾曲した表面からの流れの剥離の役割が示されています。表面の断片化の程度、液滴形成、およびボイドの強い過渡的な性質も示されています。最後に、実際の自動車用ピストンヘッドのランナー、ゲート、および金型の充填が示され、このような大規模計算に固有の困難について議論されます。 3. 緒言: 高圧ダイカスト（HPDC）は、特に自動車産業におけるトランスミッションハウジング、ピストンヘッド、ギアボックス部品などの大量生産、低コスト部品の製造にとって重要なプロセスです。このプロセスでは、液体金属（一般的にはアルミニウム合金）が高速（約50～100 m/s）かつ非常に高い圧力で複雑なゲートおよびランナーシステムを通って金型に射出されます。金型の幾何学的複雑さは、著しい自由表面の断片化を伴う強力な三次元流体流動をもたらします。最小限の巻き込みボイドを持つ均質な鋳造部品を形成するためには、金型の様々な部分が充填される順序とガス出口の位置が重要です。これは、ゲーティングシステムの設計と金型の幾何形状によって決定されます。製品品質とプロセス生産性の両方の改善は、改良された金型設計を通じて達成できます。これには、金型充填のより効果的な制御と金型熱性能の開発が含まれます。数値シミュレーションは、さまざまな金型設計と充填プロセスの有効性を研究するための強力かつ費用効果の高い方法を提供します。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: HPDCは、溶融金属を高速・高圧で複雑な金型に射出することを特徴とする重要な工業プロセスです。複雑な流動パターン、自由表面の断片化、およびボイド巻き込みの可能性は、高品質な鋳物の実現に大きな課題をもたらします。金型充填プロセスを理解し制御することは、欠陥を最小限に抑えるために不可欠です。先行研究の状況: 界面流をモデル化するためのオイラー法として、マーカーアンドセル（MAC）法やVOF（Volume of Fluid）法が用いられてきました。これらの手法の基本的な背景は、HwangとStoehr（1988）によるASM Metals HandbookやKotheら（1998）によって提示されています。VOF法は、MAGMAsoftやFlow-3Dなどのいくつかの商用ソフトウェアパッケージで使用されており、依然として金型充填シミュレーションで最も一般的で広く使用されている方法です。しかし、これらの手法は、複雑な界面現象の断片化や合体、数値拡散に課題を抱えることがあります。SPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）は、流体を表現するために粒子のみを使用する特殊な数値手法であり、HPDCで見られるような液滴形成、飛沫、複雑な自由表面運動を伴う流体流動に特に適しています。SPHは、複雑な自由表面や材料界面の挙動（断片化を含む）を容易かつ自然にモデル化でき、ラグランジュフレームワークは運動量支配の流れを非常によく処理し、多相、状態方程式、凝固などの複雑な物理現象を容易に実装できるという利点があります。Clearyら（2000）およびHaとCleary（2000）による最近の研究では、2次元における高圧ダイカストへのSPHの適用と、これらのSPH結果と水アナログ実験との良好な比較が報告されています。研究の目的: 本稿では、SPHを用いた高圧ダイカストプロセスのモデリングにおいてなされた進捗をレビューし、実際のHPDC例における詳細な流体流動のシミュレーションに関する新しい結果を提示します。核心研究: 本研究は、HPDCシミュレーションのためのSPH法の適用と開発に焦点を当てています。これには以下が含まれます。 5. 研究方法論研究設計: 本研究では、流体流動をシミュレーションするための特殊な数値手法であるSPH（Smoothed Particle Hydrodynamics）を採用しています。SPHは、流体を表現するために粒子のみを使用し、これらは流体方程式が解かれる計算フレームワークです。SPHは複雑な流れを自動的に追跡し、HPDCで見られるような液滴形成、飛沫、複雑な自由表面運動を伴う流体流動に特に適しています。材料は固定グリッドやメッシュではなく、自由に動き回る粒子によって近似されます。支配的な偏微分方程式は、これらの粒子の運動方程式に変換されます。データ収集および分析方法: SPHの定式化には以下が含まれます。様々なシナリオでシミュレーションが実施され、結果は速度、温度、または粘性によって色分けされた粒子プロット、および3D流れの場合はレンダリングされた表面メッシュを通じて可視化されました。検証のため、SPHの結果は水アナログ実験の実験データと比較されました。研究トピックと範囲: 本研究はHPDCモデリングのいくつかの側面をカバーしています。 6. 主な結果: 主な結果:

スクラップに隠された強度：不純物はいかにして高性能アルミニウム合金に革命をもたらすか

By user06/27/2025Aluminium-J, Technical Data-Jaluminum alloy, aluminum alloys, CAD, Casting Technique, Die casting, Electric vehicles, Microstructure, Quality Control, Review, STEP, 금형, 자동차 산업

この技術概要は、IOP Conference Series: Materials Science and Engineering（2024年）に掲載された、Stefan Pogatscher氏およびSebastian Samberger氏による学術論文「Overview on aluminium alloys as sinks for end-of-life vehicle scrap」に基づいています。HPDC（ハイプレッシャーダイカスト）の専門家であるCASTMANが、業界のプロフェッショナルのために要約・分析しました。 Keywords エグゼクティブサマリー課題：なぜこの研究がHPDC専門家にとって重要なのか長年にわたり、冶金学の原則は単純でした。それは、合金の純度が高ければ高いほど、その特性は良くなるというものです。[Abstract]。製造業がサーキュラーエコノミーへと移行するにつれ、特に使用済み自動車（ELV）スクラップからの再生アルミニウムへの依存が急速に高まっています。これは大きな障壁となっています。ELVスクラップは様々な展伸材と鋳造合金の複雑な混合物であり、再生材料中に鉄、シリコン、マグネシウムといった「トランプ元素」が蓄積する原因となります。[Introduction]。アルミニウムにおいて、これらの不純物は非常に問題です。なぜなら、固溶度が低く、β-Al5FeSiのような脆い針状の金属間化合物（IMP）を形成する傾向があるためです。[2.1 Detrimental effects of tramp elements in today’s Al alloys]。Figure 2 に示されるように、これらの粒子は応力集中点として機能し、亀裂の起点となり、延性、破壊靭性、さらには表面仕上げさえも著しく低下させます。[2.1]。問題はさらに深刻化しています。電気自動車の台頭により、この低品位スクラップの主要な受け皿であった鋳造製エンジンブロックの需要が減少し、高性能用途には不向きな高不純物スクラップが余剰となることが予測されます。[Introduction]。この状況は、リサイクルの経済的および生態学的利益の両方を脅かし、持続不可能な高純度一次アルミニウムによる希釈か、この「汚れた」スクラップを利用する新しい方法を見つけるかという選択を迫っています。アプローチ：研究手法の解明この課題に取り組むため、研究者たちは問題を逆転させました。つまり、不純物と戦うのではなく、それを制御することにしたのです。本研究は、ヘテロ構造材料の創出を中心とした新しいアプローチを概説し、提案しています。その中心的な考え方は、望ましくないIMPを合金内の強化要素となるように操作することです。この方法論は、2つの主要な加工技術の柱に基づいています。これらの手法を組み合わせることで、研究者たちは混合自動車スクラップ合金を、高性能を目指して設計された独自の微細構造を持つ最終的なシート材に加工することができました。ブレークスルー：主要な研究結果とデータ本論文で示された結果は、アルミニウムのアップサイクルのための重要な一歩です。この研究は、IMPを制御することにより、混合スクラップから得られた合金が卓越した機械的特性を達成できることを実証しています。貴社のHPDC製品への実践的意義この論文の知見は単なる学術的なものではありません。高性能と持続可能性を目指すハイプレッシャーダイカスターにとって、直接的で実行可能な意味合いを持っています。論文詳細 Overview on aluminium alloys as sinks for end-of-life vehicle scrap 1. 概要：

Mg-Al-ZnおよびAl-Si-Cu鋳造合金の微細構造

By user06/27/2025Aluminium-J, automotive-JAl-Si alloy, aluminum alloy, aluminum alloys, Applications, CAD, Die casting, Efficiency, Magnesium alloys, Microstructure, Sand casting, 자동차 산업

本紹介論文は、「Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering」に掲載された論文「Microstructures of Mg-Al-Zn and Al-Si-Cu cast alloys」に基づいています。 1. 概要: 2. アブストラクト: 目的: 本論文の目的は、鋳放し状態におけるMCMgAl6Zn1マグネシウム合金およびACAlSi9Cuアルミニウム鋳造合金の構造を調査することでした。設計/方法論/アプローチ: 以下の結果は、ZEISS SUPRA 25、Opton DSM-940走査型電子顕微鏡およびLEICA MEF4A光学顕微鏡、X線定性微量分析ならびにX線分析を用いた鋳造マグネシウムおよびアルミニウム合金の微細構造に関するものです。所見: マグネシウム合金の構造分析は、構造中に均一に位置する二次相γ – Mg17Al12の固溶体α – Mg（マトリックス）から構成されます。この構造は、主に結晶粒界に位置し、マトリックスと部分的に整合性のある針状析出物の形で凝集体を形成します。AC AlSi9CuおよびAC AlSi9Cu4鋳造アルミニウム合金は、合金マトリックスとしてのα固溶体のデンドライト構造を特徴とし、また、シリコンおよび銅の質量濃度に依存する形態を持つα+β共晶粒を形成する不連続なβ-Si相を特徴とします。研究の限界/含意: いくつかの特性は材料の表面にとってのみ非常に重要であるという事実を考慮すると、将来の調査は、物理蒸着法のような表面層堆積法を用いた合金表面のモデリングに関するものとなります。実用的含意: できるだけ軽量な車両構造を作成し、それに関連する低燃費への要望が、自動車産業における構造材料としてのマグネシウムおよびアルミニウム合金の利用を可能にしました。独創性/価値: 現代の材料は、長く信頼性の高い使用を保証するために、高い機械的特性、物理的および化学的特性、ならびに技術的特性を備えている必要があります。現代の材料に関する上記の要件と期待は、マグネシウムおよびアルミニウム合金を含む、今日使用されている非鉄金属合金によって満たされています。 3. 緒言: 近年の自動車産業におけるダイナミックな発展は、主に革新的な構造ソリューションと、質量、性能、燃費に直接影響を与える最新の材料に基づいています。マグネシウム合金とアルミニウム合金は、これらの進歩を可能にする金属合金の基本的なグループです。マグネシウム合金は、その非常に有用な強度（降伏強度Rp0.2）対密度比によって区別されます。弾性係数の値が比較的低いため、マグネシウム合金は非常に優れた振動減衰能力を特徴としています。また、この理由から、これらの合金は主にスポーツ用品や自動車産業の応用要素として使用されています。マグネシウム合金の大きな利点は、高い精度と寸法安定性で製造された薄肉大面積要素の鋳造可能性です。さらに、マグネシウム合金は、低速でも並外れた被削性を特徴としています[1-4]。マグネシウム鋳造合金の需要は、主に自動車産業の発展に関連しています（図1）。例えば、ゼネラルモーターズは大型車（Savana & Express）に26.3 kgのマグネシウム鋳造合金を使用し、小型車（Safari, Astro）では165 kg、フォードF-150では14.5 kg、VW PassatおよびAudi A4、A6では13.6～14.5 kg、アルファロメオでは9.3 kgです。マグネシウム鋳物のさらなる需要は、各車あたり最大50 kgと予想されています。これは主に、マグネシウム鋳物が低密度（1700-1900 kg/m³）であり、同時にその機械的特性がアルミニウム鋳造合金と類似しているという事実によるものです。マグネシウム合金は良好な鋳造特性を有しており、起こりうる収縮気孔や高温微小亀裂は合金添加物を適用することで対処できます。合金添加物を選択することにより、機械的特性や耐食性に影響を与えることができます[5-9]。新しい技術の導入のおかげで、加工コストを下げることができ、とりわけ鋳造方法が改善されました。部分的に結晶化したマグネシウム合金からの要素の製造方法、液体および固液状態での成形、真空鋳造、冷間および熱間チャンバー機での圧鋳ダイカストが開発されてきました。鋳造材料開発の現状の一般的な傾向は、その可塑性の増加と耐性の増加です。アルミニウム合金は、自動車および航空産業で使用される第2の軽金属材料グループです。これらの産業分野におけるアルミニウム合金の大きな人気は、その一般的な機能特性、すなわち低密度2689 kg/m³、良好な機械的特性、良好な耐食性、および非常に良好な被削性に関連しています[11-12]。これらの特性は、自動車および航空機のエンジン本体、ギアボックス、クラッチ、ウォーターポンプ、リアアクスルのハウジングに適用される理由であり、運用コストの削減および空気中への燃焼ガス排出に関連する燃料消費量の削減を可能にします。近年、自動車産業の発展と生産プロセスのエネルギー消費削減の追求とともに、高効率自動生産ラインを使用したアルミニウム合金砂型鋳造に戻る傾向が現れています。このようなソリューションの例としては、Cosworth、CPS、BAXI、HWSなどの技術がよく使用されます。これらの技術は、高圧下での非常に良好な型充填能力と、適用されるアルミニウム合金の酸化の低減を保証します[13-15]。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 自動車産業における燃費向上と性能向上のための軽量化への継続的な取り組みは、先進的な軽量材料の使用を必要としています。マグネシウム合金とアルミニウム合金は、その良好な物理的および機械的特性により、主要な候補材料です。

Zamak合金ダイカストプロセスの最適化

By user06/24/2025Aluminium-J, automotive-J, Technical Data-JCAD, CFD, Die casting, finite element simulation, STEP, 自動車産業, 金型, 금형, 자동차, 자동차 산업

本稿は、「Procedia Manufacturing」に掲載された論文「Optimisation of die casting process in Zamak alloys」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 鋳造業は、人々の生活に大きな影響を与える世界の主要産業の一つです。ダイカストは、永久金型を使用し、溶融金属を圧力で射出することにより、より短いサイクルでの連続部品生産を可能にするプロセスです。本研究は、多くの鋳造部品がその構成部品に使用されている自動車産業に応用されるダイカストに焦点を当てています。この研究は、自動車部品用のZamak合金で射出される小型部品の品質を最大化するために開発されました。シミュレーションを用いて、ランナーの位置およびガス抜きが改善されました。 3. 緒言: 自動車産業は、安全性と環境問題に関する厳しい法律により、最も要求の厳しい分野の一つです。これにより、排出量の削減、燃費の向上、安全性の強化、性能の向上といった目標を、多くの場合より低コストで達成するための継続的な技術進歩が求められています [1, 2, 3]。品質はこの業界において最も重要な要素です。品質の低い製品は、評判の失墜、傷害、経済的損失といった深刻な結果につながる可能性があります [4]。その結果、総合的品質管理（TQM）のような強固な品質基準と管理哲学が広く導入されています [5, 6, 7]。高圧ダイカストは、再利用可能な鋼製金型を使用して、正確で寸法精度が高く、シャープに定義された、滑らかまたはテクスチャ加工された表面を持つ金属部品、特に非鉄鋳物を高速で生産するための一般的な製造プロセスです [8, 9]。このプロセスでは、溶融金属を高圧で金型に射出します。金型には、適切な充填と凝固を保証し、ガスが逃げることを可能にするために、ランナー、熱システム、ゲート、ベントなどの機能が組み込まれている必要があります。欠陥のない部品を得るためには、温度、圧力、時間を含む多くの変数を精密に制御する必要があります。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 本研究は、自動車産業における部品品質に対する厳しい要求と、Zamak合金のような合金から小型で複雑な部品を製造するための高圧ダイカストの広範な使用を背景としています。具体的には、欠陥が機能性を損なう可能性のあるコマンドケーブル端子の製造における課題に取り組んでいます。多数の相互作用するプロセスパラメータを持つダイカスト固有の複雑さは、欠陥防止を重要な懸念事項としています。先行研究の状況: これまでの研究や業界の慣行では、プロセスパラメータが慎重に管理されない場合、ポロシティなどのダイカスト欠陥が一般的であることが認識されています [12]。NADCAのような組織が助言するように、有限要素法（FEM）や数値流体力学（CFD）は、ダイカストプロセスを分析し最適化するための貴重なツールとして認識されています [10]。しかし、特定の部品の形状とそれが金属の流れに与える影響に関する実践的な理解は依然として重要です。研究対象の部品の初期調査では、顕微鏡分析（Fig. 3b）が示すように、主に閉じ込められたガスに起因するマイクロポロシティが明らかになり、金型設計の改善の必要性が示されました。研究の目的: 本研究の主な目的は、自動車のコマンドケーブルに使用される小型Zamak合金部品の品質を最大化することでした。これは、金型設計を改善し、特にランナーの位置を最適化し、効果的なガス抜きを組み込むことによって達成されることになっていました。また、本研究は、欠陥を引き起こす要因を理解し、これらのタイプのコンポーネントの金型を設計するためのガイドラインを開発するためのツールとしてシミュレーションを使用することも目的としていました。核心研究: 研究の核心は、鋳造欠陥が発生しやすいことで知られる「拡張H形状」（Fig. 2b）を特徴とする特定のZamak合金端子の高圧ダイカストプロセスの最適化でした。本研究では、シミュレーションを利用して以下を実施しました。 5. 研究方法論研究計画: 本研究では、シミュレーションに基づく比較研究方法論を採用しました。選択されたZamak端子の既存のダイカストプロセスと金型設計を最初にシミュレーションしてベースラインを確立し、問題領域を特定しました。その後、金型設計の修正（ランナー、ベンティングシステム、スプルー）を概念化しました。これらの修正された設計は、充填プロセスの改善と欠陥の低減における有効性を予測するためにシミュレーションされ、初期設計との比較が可能になりました。データ収集および分析方法: 有限要素シミュレーションソフトウェア、具体的にはFinite Solutions, Inc.のSOLIDCastおよびFLOWCastが、FLOW3Dの追加サポートを受けて、主要なツールとして使用されました。シミュレーションで使用された主要パラメータ（Table 1）には、溶融Zamak温度（440°C）、金型温度（100°C）、射出速度（5.093 m/s）、射出時間（0.30 s）、凝固時間（0.35 s）が含まれていました。Steel H-13金型材料の境界条件はTable 2に従って定義されました。シミュレーション出力の分析は、金型充填中の流体速度ベクトル（figure 4a）、空気混入、温度分布、キャビテーションポテンシャル、および表面欠陥の濃度などのパラメータに焦点を当てました。さらに、既存の欠陥を観察し特性評価するために、実際の部品に対して顕微鏡分析が行われました（Fig.

Zamak合金ダイカストプロセスの最適化

By user06/24/2025Aluminium-J, automotive-J, Technical Data-JCAD, CFD, Die casting, finite element simulation, STEP, 自動車産業, 金型, 금형, 자동차, 자동차 산업

メガおよびギガキャスティング：ダイの材料と設計のための新しい技術パラダイム

By user06/23/2025Aluminium-J, automotive-J, Technical Data-JA380, Applications, CAD, conformal cooling, Die casting, Electric vehicles, High pressure die casting, High pressure die casting (HPDC), 自動車産業, 金型, 자동차, 자동차 산업

本紹介論文は、「The 75th World Foundry Congress」が発行した論文「Mega and Giga Casting: A New Technological Paradigm for Die Material and Design」に基づいています。 1. 概要: 2. 要旨: 電気自動車への社会技術的移行は、はるかに軽量で、経済的で、持続可能なライフサイクルの電気自動車（EV）を必要としています。これらの条件を満たすために、自動車産業の技術エコシステムは、新しい軽金属材料、複雑で大きな形状、ならびに機能的および組成的に傾斜したコンポーネントを、低コストで開発し、形成する必要があります。アルミニウムベースの合金は、その高い成形性とリサイクル性の特徴、ならびに密度、機械的および物理的特性の良好な組み合わせを考慮すると、これらの要件を満たすための選択候補の1つです。 3. 緒言: 欧州アルミニウム協会[1]が実施した調査によると、ヨーロッパの乗用車のアルミニウム含有量は2022年の205kgから2030年には256kgに増加するとされています。アメリカの車両についても同様の予測が引用されています[2]。したがって、内燃機関に関連する鋳物の需要減少は、モーターハウジング、BEVおよびPHEVバッテリーエンクロージャーアセンブリ、さまざまな構造部品など、EV向けの新しいアルミニウムベースのコンポーネントの需要によって大部分が相殺されるでしょう。ダイカストによって製造される自動車構造部品の需要は、2021年の820万個から2030年には2500万個に急増すると予想されています[3]。引用された研究は、予測されるアルミニウムベースの部品の50％以上が、特に高圧ダイカスト（HPDC）などのダイカスト法によって成形されることに同意しています。これらの研究では、メガおよびギガ高圧ダイカストの急速な普及は考慮されていませんでした。したがって、今後数年間でHPDC部品の需要は予測よりもはるかに高くなると予想されます。これらの新しい部品の形状、新しいアルミニウム合金、および部品のサイズは、ダイカストプロセス、特に金型製造プロセスの技術的パラダイムを大幅に変化させています。メガおよびギガキャスティングの3つの主要な技術的実現要素（KTE）に関連する課題に対処するために、新しい金型設計、冷却戦略、金型材料、金型機械加工、および金型寿命管理技術に対する議論の余地のないニーズがあります。これらは、i）高価な金型および関連する金型コンポーネントの耐久性、ii）プロセス（スクラップ率、サイクルタイム、生産安定性など）の生産性、およびiii）部品とプロセスの品質、ならびに関連する監視および制御技術です。本稿では、上記の3つのKTEに関連する課題に対処する大きな可能性を秘めた3つの革新的な技術を紹介し、議論します。 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 電気自動車への社会技術的移行は、より軽量で、経済的で、持続可能な電気自動車（EV）を必要としています。これは、新しい軽金属材料、複雑で大きな形状、および機能的に傾斜したコンポーネントの必要性を推進しており、これらはしばしば、その有利な特性のためにアルミニウムベースの合金を使用して製造されます。特にEV向けの高圧ダイカスト（HPDC）による大型アルミニウムダイカスト部品の需要は、メガおよびギガキャスティングの出現により大幅に増加しており、金型材料、設計、および製造プロセスに新たな課題をもたらしています。先行研究の状況: 以前の研究[1, 2, 3]では、自動車におけるアルミニウム使用量の増加とHPDC構造部品の成長が予測されていましたが、これらはメガおよびギガキャスティングの影響を完全には組み込んでいませんでした。現在の最先端（SoA）金属積層造形（MAM）技術は、多くの場合、コスト、製造された工具の熱機械的特性、材料選択（特に炭素系工具鋼の場合）、および大型部品の製造に関して限界があります。例えば、SoA MAMで一般的に使用されるEN-DIN 1.2709マルエージング鋼は、ダイカスト用途には低い熱伝導率（14-18 W/mK）と非常に低い耐摩耗性を示します。研究の目的: 本稿は、メガおよびギガキャスティングの3つの主要な技術的実現要素（KTE）に関連する課題に対処するために設計された3つの革新的な技術を提示し、議論することを目的としています。これらのKTEは、i）高価な金型および関連コンポーネントの耐久性、ii）プロセス（スクラップ率、サイクルタイム、生産安定性を含む）の生産性、およびiii）部品とプロセスの品質、ならびに関連する監視および制御技術です。核心的研究: 本研究は、3つの革新的な技術に焦点を当てています。 5. 研究方法論研究設計: 本稿は、記述的および比較的方法論を利用しています。新しい技術（HTCS、ROVALMA® MAM、および埋め込みセンサー）を紹介し、メガおよびギガキャスティングの課題に取り組む上でのそれらの特徴、利点、および潜在的な用途について詳しく説明します。これは、多くの場合、これらの革新を従来の材料、製造方法、および既存のSoA MAM技術と比較することによって達成されます。データ収集・分析方法: 本稿は、FASTCOOL®シリーズ工具鋼と従来のEN-DIN 1.2344 / H13の熱伝導率、耐摩耗性、最大硬度、熱処理を比較した表などの材料特性データを示しています。本稿では、これらの技術の利点が「いくつかの産業用途事例」および「異なる用途事例」を通じてさらに強調されると述べています。ダイカスト作業中に金型に埋め込まれた多機能センサーによって取得された温度データの図解例も言及され、図で示されています。研究テーマと範囲: 取り上げられる研究テーマは次のとおりです。 6. 主要な結果: