user 08/15/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J Applications , CAD , CFD , Die casting , Die Casting Congress , Heat Sink , Mechanical Property , Review , STEP , 금형 , 자동차 亜鉛ダイカストの限界を打ち破る：新合金EZACとHFが拓く高温・軽量化への道 この技術概要は、R. Winter氏およびF. E. Goodwin氏によって執筆され、2013年にNADCA (North American Die Casting Association) の会議で発表された学術論文「Recent Zinc Die Casting Developments」に基づいています。HPDC（ハイプレッシャーダイカスト）の専門家のために、株式会社キャドマックの専門家が要約・分析しました。 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HPDC専門家にとって重要なのか 長年にわたり、亜鉛ダイカストは、その優れた寸法精度、複雑形状の再現性、そしてホットチャンバー法による高い生産性から、多くの産業で不可欠な製造技術として利用されてきました。しかし、エンジニアは常に2つの大きな壁に直面してきました。第一に、亜鉛合金は絶対融点の約半分（純亜鉛で73℃）を超える温度域でクリープ現象が顕著になり、高温環境下での構造部品としての使用が制限されるという点です。第二に、特に自動車産業などの輸送分野において、アルミニウムやマグネシウムといった軽金属と比較して密度が高いことが、軽量化のトレンドにおいて不利に働いていました。これらの制約は、亜鉛ダイカストの新たな市場への展開を妨げる要因となっていました。 アプローチ：研究方法の解明 この課題に取り組むため、研究者たちは特性の異なる2つの新しい亜鉛合金の開発と実用化に焦点を当てました。 ブレークスルー：主要な研究結果とデータ 本研究により、2つの新合金が持つ画期的な特性と、それがもたらす具体的な応用例が明らかになりました。 HPDCオペレーションへの実践的な示唆 この研究成果は、現場の製造プロセスや製品設計に直接的な利益をもたらす可能性を秘めています。 論文詳細 Recent Zinc Die Casting Developments 1. 概要: 2. 要旨: 亜鉛ダイカストの新たな応用における最近の進展を概観する。これには、亜鉛の能力を拡張した2つの新合金、すなわち高温対応能力を持つEZAC®合金と超薄肉セクション用のHF合金の使用増加が含まれる。これらの合金は、従来亜鉛ダイカストに関連付けられていた使用温度と密度の制約を本質的に克服した。選ばれた応用例において、コストとエネルギー削減の機会が示される。その他の亜鉛ダイカスト技術開発についても概観する。 3. 緒言: 亜鉛合金によるダイカストは、精密で複雑、かつ詳細な金属部品を製造するための最も効率的で多用途な生産方法の一つである。実用的なエンジニアリング特性は、絶対融点の半分以下の温度で使用されることで発揮されるが、純亜鉛ではその温度は73℃（163°F）である。特にこの温度以上での持続荷重下での変形、すなわちクリープが課題であり、その耐性を向上させる努力がなされてきた。最近開発されたEZAC合金は、実用的な使用温度を110℃（230°F）の範囲まで向上させる可能性を示した。また、輸送用途では亜鉛の密度が不利であったが、新たに開発されたHF（高流動性）合金は、0.25mm（0.01インチ）までの薄肉成形を可能にすることでこの問題を克服し、アルミニウムやマグネシウムよりも軽量な部品の製造を可能にする。 4. 研究の要約: 研究トピックの背景: 亜鉛ダイカストは高い生産性と低コストを両立できる優れた製造法であるが、①高温下でのクリープ耐性の低さ、②アルミニウムやマグネシウムに対する密度の高さ、という2つの伝統的な制約を抱えていた。 従来の研究の状況: これまでにも亜鉛合金のクリープ耐性を改善するための様々な試みが行われてきた。例えばACuZinc 5のような合金も存在するが、ホットチャンバー法におけるプランジャーやピストンリングの摩耗といった鋳造上の課題があった。 研究の目的: 本稿の目的は、従来の亜鉛合金の温度と密度の限界を克服するために開発された2つの新合金、EZACとHFを紹介し、その特性と応用例をレビューすることである。これにより、これまで亜鉛ダイカストが適用できなかった新しい分野への可能性を示す。 研究の核心: 研究の核心は、EZAC合金とHF合金の特性評価と、それらを用いた具体的な製品開発事例の紹介にある。EZACについては、その優れた機械的特性（強度、硬度、耐クリープ性）を実証し、HFについては、その卓越した流動性がもたらす超薄肉成形能力と軽量化への貢献を明らかにした。 5. 研究方法 研究設計: 本研究は、2つの異なる目的を持つ合金の開発と評価に基づいている。 データ収集と分析方法:
Read More
本技術概要は、C. Stark, J. G. Cowie, D. T. Peters, E. F. Brush, Jr.によって発表された学術論文「Copper in the Rotor for Lighter, Longer Lasting Motors」に基づいています。HPDC（高圧ダイカスト）の専門家向けに、CASTMANの専門家がGemini、ChatGPT、GrokなどのLLM AIの支援を受けて分析・要約しました。 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HPDC専門家にとって重要なのか 長年にわたり、誘導電動機の効率を向上させることは業界の大きな目標でした。アルミニウムよりも約60%高い導電率を持つ銅をロータの導電材料として使用すれば、I²R損失が大幅に低減されることは理論的に知られていました。しかし、このアイデアの実現には大きな壁がありました。 銅の融点は1083°Cと非常に高く、従来の工具鋼製金型でダイカストを行うと、急激な熱サイクルによって金型表面に微細な亀裂（ヒートチェック）が瞬く間に発生し、金型が早期に破損してしまいます。このため、何百万台も生産される産業用モーターにおいて、コスト効率の良いダイカスト法で銅ロータを製造することは、これまで不可能とされてきました。この研究は、この製造上の根本的な障壁を打ち破ることを目的としています。 アプローチ：方法論の解明 研究チームは、銅ロータのダイカストを商業的に実現可能にするため、2段階のアプローチを取りました。 ブレークス्रू：主要な研究結果とデータ 本研究は、銅ロータのダイカスト製造とモーター性能に関して、画期的な結果を明らかにしました。 HPDC製品への実践的な示唆 この研究結果は、現実の製造環境において、以下のような実践的な意味を持ちます。 論文詳細 Copper in the Rotor for Lighter, Longer Lasting Motors 1. 概要: 2. Abstract: この論文では、モーターロータのアルミニウムをダイカスト銅に置き換えることの利点をレビューします。このモーター技術の進歩は、モーター業界で長年求められてきましたが、銅の高い融点による短い金型寿命が圧力ダイカストによる製造の試みを妨げてきました。製造問題を解決するために開発されたニッケル基合金のホットダイ技術について簡単にレビューします。本プログラム以前に行われた開発作業や、その作業から生まれた商用モーターは、ロータに高い導電率を持つ銅を使用することで達成可能な電気エネルギー効率の向上に焦点を当ててきました。産業用モーターの性能特性例が提示されます。ロータに銅を収容するために突入電流と始動トルクを制御するための導体バー形状の変更について議論されます。モーターメーカーによるモデリングでは、ロータに銅を使用することで、同じ効率のアルミニウムロータモーターよりも軽量なモーターを製造できることが示されています。15 Hp (11 kW) モーターで計算された重量削減の例が提示されます。ここで提示されるデータは、銅ロータを持つモーターがより低温で動作することを示しています。業界の経験から、より低温での運転はメンテナンスコストの削減、信頼性の向上、モーター寿命の延長につながることが示されています。 3. Introduction: 防衛コミュニティのニーズは、Objective Force向けのより軽量、低コスト、環境に優しく、より信頼性の高い材料への需要によって推進されています。重量の削減は、すべての兵器システムおよび兵站支援品目の目標です。Copper-Based
Read More
user 07/24/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J CAD , CFD , Die casting , Die Casting Congress , High pressure die casting , High pressure die casting (HPDC) , Quality Control , STEP , 金型 , 금형 , 해석 なぜシミュレーションと実験は初期充填で一致しないのか？HPDCにおける「スキン破裂」仮説が解き明かす、予測精度の新たな鍵 この技術概要は、Paul W. Cleary氏らによって執筆され、Applied Mathematical Modelling誌（2010年）に掲載された学術論文「Short shots and industrial case studies: Understanding fluid flow and solidification in high pressure die casting」に基づいています。高圧ダイカスト（HPDC）の専門家向けに、株式会社STI C&Dのエキスパートが要約・分析しました。 Fig. 1. Filling of differential cover with the molten metal coloured by speed with blue being slow and red being fast. The casting is shown in top view on the left and bottom
Read More
user 07/04/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J Al-Si alloy , aluminum alloy , aluminum alloys , Aluminum Die casting , CAD , Die casting , Die Casting Congress , High pressure die casting , Mechanical Property , Microstructure , 금형 本紹介論文は、「International journal of metalcasting」に掲載された論文「New Wear Resistant Hypereutectic AlSi4Cu4FeCrMn Alloys for High Pressure Die Casting」に基づいています。 1. 概要: 2. 要旨: 本稿では、高圧ダイカスト（HPDC）に適した新しい耐摩耗性過共晶アルミニウム-シリコン合金を開発するための革新的なコンセプトを紹介する。従来の過共晶AlSi17Cu4Mg合金は、良好な耐摩耗性を提供するものの、高い鋳造温度と初晶シリコンの研磨性のためにHPDCにおいて課題を抱えている。提案されたアプローチは、鋳造温度を下げるためにシリコン含有量を17 wt.-%から14 wt.-%に低減し、鉄を添加して硬質のα-Al15Fe3Si2金属間化合物を形成することで、減少した初晶シリコンの体積分率を補償し、トライボロジー特性を向上させるものである。クロム（Cr）およびマンガン（Mn）の添加は、コンパクトなα相金属間化合物の形成を促進し、有害なβ-Al5FeSi板状晶の生成を回避するために用いられる。本研究では、これらの新しいAlSi14Cu4FeCrMn合金のスラッジ形成、微細構造、機械的特性、およびHPDCプロセス性を調査し、一体型エンジンブロックなどの用途において、鋳造性と耐摩耗性が向上した可能性を示している。 3. 緒言: 過共晶AlSi17Cu4Mg合金は、耐摩耗性が重要視される鋳物、例えば空調用コンプレッサーハウジングや一体型エンジンブロックなどに適用される。これらの合金は、低い熱膨張係数、ならびに室温および高温での良好な機械的特性も有している。これらの合金の高い耐摩耗性は、凝固中に形成される初晶シリコン結晶（硬度最大1148 HV）に由来する。過共晶Al-Si合金製のエンジンブロックは、鋳鉄ライナー付きのハイポ共晶Al-Siブロックと比較して軽量化を実現し、燃料消費量の削減、ひいてはCO2排出量の低減につながる[1]。過共晶Al-Si合金製の一体型エンジンブロックは、ダイ充填時の乱流が少ないため、低圧ダイカストプロセスによってのみ製造されている[2]。高圧ダイカストは最も生産性の高い鋳造プロセスの1つであるが、高圧ダイカストプロセスによる一体型エンジンブロックの製造は、以下の理由により制限されている： 4. 研究の概要: 研究テーマの背景: 本研究は、特にエンジン部品のような高い耐摩耗性が要求される用途向けの過共晶Al-Si合金に焦点を当てている。これらの合金は有益である一方、高圧ダイカスト（HPDC）での使用は、高い鋳造温度や金型摩耗といった、高いシリコン含有量に関連する問題によって制約を受けている。 先行研究の状況: 先行研究によれば、微細な初晶シリコン粒子の均一な分布が、シリンダーブロック表面の最適な特性を得るための鍵であり、これは従来、リンの添加によって達成されてきた。しかし、リンはシリコンの析出温度を上昇させ、鉄が存在すると有害なβ板状晶の形成を促進する可能性がある[6]。鉄（Fe）はアルミニウム鋳造合金における最も一般的な有害不純物である。典型的な二次Al-Si合金は、通常0.2 wt.-%から0.8 wt.-%の範囲の鉄レベルを含んでいる。高圧ダイカストでは、溶融Al合金が鋼製ダイに焼き付くのを防ぐために鉄がしばしば添加される。鉄は固溶アルミニウムへの溶解度が非常に低く、凝固中に様々なタイプの複雑な金属間化合物相を形成する。これらの金属間化合物鉄相の複雑な形状は、鋳造性、さらには合金の機械的特性に大きな影響を与える。Al-Si合金では、Al5FeSi相（β相としてよく知られている）とα-Al8Fe2Si相（通常スラッジとして知られている）が存在する。β-Al5FeSi相は非常に大きく硬い板状の形状をしており、機械的特性、特に延性に悪影響を与える。機械的特性の劣化の度合いは、体積分率と板状晶のサイズに依存する。両方のパラメータは、溶湯中の鉄含有量と凝固条件の関数である。冷却速度がβ相の長さに重要な影響を与えることはよく知られている。通常の鋳造条件と中程度の鉄レベルでは、β相は50 µmから500 µmの範囲のサイズに成長することがある。非常に高い冷却速度で凝固した少量の鉄を含む合金では、金属間化合物粒子は通常10 µmから50 µmのサイズを有する。さらに、β相の板状形態は、凝固中の供給困難を引き起こし、収縮気孔形成の傾向を高めることが予想される[7]。鋳造性および機械的特性に対する鉄のこの有害な影響を回避するために、β相の板状形態をよりコンパクトなα相に変換する必要がある。ここでは、マンガンが鉄の影響を中和し、β板状晶を金属間化合物α相形態に改質するための合金元素として広く使用されている。Siと共にMnが存在する場合、一次α-Al15(Fe,Mn)3Si2相は、コンパクト、星形、樹枝状、またはチャイニーズスクリプト結晶として現れることがある。α相のすべての形態は、β相よりも機械的特性に対する害が少ない。しかし、α相のコンパクトな形態が最良の解決策である。Al-Si-Fe溶湯へのMnとCrの複合添加は、コンパクトな形で成長するα相の析出にもつながる可能性がある。ここで、鉄はMnとCrによって部分的に置換され、α-Al15(Fe,Mn,Cr)3Si2相を形成する。約815 HVの高いマイクロ硬度のため[8]、α相は初晶シリコンに加えて耐摩耗性化合物として機能することができる。しかし、Al-Si溶湯中の複雑な金属間化合物α-Al15(Fe,Mn,Cr)3Si2粒子は、高い析出温度と溶湯よりも高い密度を有し、炉の底にスラッジとして沈降し、炉の有効容量を減少させる可能性がある。スラッジの形成は、溶湯中のMnとFeの減少により、合金のダイ焼き付き傾向を高める可能性もある[9]。スラッジ形成はしばしば工業的に発生し、溶湯の化学組成と炉温度の2つの変数に依存する。Fe、Mn、Crの量が増加すると、スラッジ形成温度が上昇し、炉内の溶湯温度に達することがある。したがって、元素の量は溶湯中で制限されなければならず、α相の析出温度が溶湯温度を超えないようにする必要がある。一方、これらの元素は、Si粒子の減少した体積分率を補償するコンパクトなα粒子の高い体積分率を得るために溶湯中に望まれる。ここでは、最適値を見つける必要がある。JorstadとGobrechtはスラッジ現象を研究し、Al-Si-Cu合金用のスラッジファクター（SF）を定義した。これは、スラッジ形成を引き起こす可能性のあるFe、Mn、Crの臨界比を決定するために使用できる[10,11]。このファクターは式(1)から計算される：Sludge Factor = Fe + 2 x wt. % Mn + 3 x wt. %Cr (1)スラッジファクターが高いほど、スラッジ形成温度が高くなり、ショットチャンバーとダイの摩耗に有害な結果をもたらす溶融および鋳造温度の上昇につながる。 研究目的: 本研究の目的は、高圧ダイカスト用に特別に調整された新しい耐摩耗性過共晶AlSi合金を開発することであった。既存の合金の限界を克服するための目的は以下の通りである：
Read More
user 06/30/2025 Aluminium-J , Technical Data-J CAD , 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:
Read More
user 06/22/2025 Aluminium-J , automotive-J , Technical Data-J A380 , Aluminum Die casting , CAD , Die casting , Die Casting Congress , High pressure die casting , Microstructure , Quality Control , Review , STEP , 금형 本稿は、「クイーンズランド大学」より発行された論文「Mechanisms of Leaker Formation in Aluminium High Pressure Die Casting」に基づいています。 1. 概要： 2. 抄録： 本報告書では、一般的および特定のアルミニウム高圧ダイカストにおけるリーカー形成メカニズムの理解を深めます。この理解はいくつかの段階を経て展開されます。 既発表の研究のレビューにより、高圧ダイカストにおけるリーカー形成に寄与する可能性のある鋳造欠陥を特定します。さらに、これらの各欠陥とそれらが鋳物の耐圧性に与える影響を理解するために、文献のレビューに焦点を当てます。レビューされた欠陥は、コールドフレーク、コールドシャット、ドラッグマーク、ガス気孔、酸化膜、介在物、表面層を除去または損傷させる二次作業、収縮気孔、焼付き、および表面割れです。この情報は、特定の鋳物におけるリーカーの「根本原因」の特定を支援する「フォールトツリー」を形成するために編集されます。 次に、自動車用ウォーターインレット鋳物の観察を用いて、特定の例におけるリーカーの可能性のある根本原因を特定します。リーカーの根本原因となる可能性のある欠陥として、コールドシャット、ガス気孔、収縮気孔、揮発性流体による表面気孔、ドラッグマーク、および表面割れが見つかりました。鋳物の重要領域の機械加工も、リーカー形成の可能性を高めるように見えました。 これらの欠陥の中で、コールドシャットがリーカーの最も重要な根本原因であるように見えました。コールドシャットおよびリーカーの発生に対するプロセスパラメータの影響を分析するために、金型および溶湯温度を操作してリーカーの発生を増加させる構造化された試験が実施されました。結果は、コールドシャットの発生および程度とリーカーの発生との間に強い関連性があることを示しています。さらに、結果は金型温度とリーカーの発生との間の関連性を示しています。 最後に、自動車用ウォーターインレット鋳物におけるリーカーの発生を低減するための多くの戦略が提案され、可能性のあるさらなる調査についての提案がなされています。 3. はじめに： 本文書は、Stephen Thompson氏の1998年の修士論文「アルミニウム高圧ダイカストにおけるリーカー欠陥の形成メカニズム」で提示された主要な調査結果と方法論を要約したものです。原著は、自動車用ウォーターインレット鋳物を特定のケーススタディとして、アルミニウム高圧ダイカストで「リーカー」欠陥が発生する理由について包括的な調査を提供しています。この要約は、ダイカスト技術の業界専門家および研究者向けに、ハンドブックスタイルの形式で、中核となる概念、研究の進展、および結論を提示することを目的としています。 4. 研究の要約： 研究トピックの背景： 高圧ダイカストは、鋳物あたりのコストが低く、生産率が高いため、複雑な部品の一般的な製造プロセスです。薄肉で寸法精度の高い部品を製造できます。しかし、特に流体を収容または送液することを目的とした鋳物は、「リーカー」と呼ばれる、圧力下で流体が鋳物壁を通過することを可能にする欠陥に悩まされる可能性があります。このような欠陥は、不良品となるか、封孔剤による含浸処理が必要になります。本研究は、リーカー欠陥が発生しやすいアルミニウム合金CA313製の自動車用ウォーターインレット鋳物に焦点を当てています。リーカーの形成は、多くの場合、他の鋳造欠陥の組み合わせの結果です。 先行研究の状況： 本論文の第2章では、高圧ダイカストにおけるリーカー形成に寄与する可能性のある鋳造欠陥を特定するために、既発表の文献をレビューしています。文献によると、リークが発生するためには、鋳物の表面層と中心部を貫通する経路が存在しなければなりません。潜在的な原因として特定された欠陥は次のとおりです。 レビューでは、この情報を「フォールトツリー」(Figure 2.18)にまとめ、リーカーの根本原因を特定するのに役立てています。各潜在的な原因について、文献では次の点が調査されました。 本論文では、ガス気孔のような一部の欠陥は、リーカーの主な原因としてはしばしば軽視されるものの（分離した気泡を形成する傾向があるため）、他の欠陥との相互作用や特定の形成メカニズム（例：揮発性の離型剤によるもの）がリーク経路を引き起こす可能性があると指摘しています。収縮気孔、特に凝固範囲の長い亜共晶合金におけるデンドライト間気孔は、特に表面層が損なわれた場合にリーク経路を形成する可能性のある一般的な特徴として特定されています。 研究の目的： 本研究は以下の目的を持っていました（6ページに記載）：I. リーカー形成の一般的なメカニズムを特定するために、既存の発表された研究をまとめる。II. ウォーターインレット鋳物のプロセスと鋳物の観察を用いて、リーカー形成の可能性のあるメカニズムを特定する。III. 発表された文献に基づいて、ウォーターインレット鋳物のリーカー形成に重要な影響を与える可能性のあるパラメータを提案する。IV. ステップIIで特定されたメカニズムとステップIIIで提案された重要なパラメータの重要性を、制御された実験を用いて確認する。V. 発表された知識と収集された経験を用いて、ウォーターインレット鋳物におけるリーカーの発生を低減するために使用できる可能性のある戦略を提案する。 中核研究： 研究の中核はいくつかの段階で構成されていました。 5. 研究方法論 研究デザイン： 研究は多段階アプローチで設計されました。 データ収集と分析方法： データ収集： 分析方法： 研究トピックと範囲： 6. 主な結果： 主な結果： 図のリスト (Figure Name
Read More
user 06/02/2025 Aluminium-J , Technical Data-J A380 , CAD , Die casting , Die Casting Congress , Efficiency , Review , STEP , 金型 , 금형 , 자동차 , 자동차 산업 本紹介資料は、「NADCA North American Die Casting Association (at the 2013 Die Casting Congress & Tabletop)」が発行した論文「Innovative Die Lubricant Trends for Evolving Productivity and Process Requirements」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 高圧ダイカスト（HPDC）産業における継続的な生産性向上の推進は、ダイ潤滑剤に対する性能および生産性の要求をますます高めています。ダイ潤滑剤における新技術開発の大部分は、自動車鋳造品の開発によって拍車がかかっています。車両重量の削減と生産性向上の要件、そしてより大きく複雑な部品の鋳造と相まって、ダイ潤滑剤における大幅な革新の必要性が生じています。本稿では、これらの傾向がダイ潤滑剤に与える影響について議論し、新しいダイ潤滑剤技術が変化する業界のニーズにどのように対応しているかを検証します。 3. 緒言: 高圧ダイカスト（HPDC）プロセスは、高い生産性と、様々な合金で高品質かつ複雑な鋳造品を製造できる能力により、依然として非常に魅力的な鋳造方法です。この魅力により、HPDC市場は世界的に成長しており、自動車産業の成長を反映しています。この成長は、自動車産業が直面する課題と業界のトレンドに対応することによってのみ達成可能です。現在、自動車産業には3つの主要なテーマがあります。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: HPDC産業は、生産性と効率の向上という継続的な圧力に直面しています。これは主に、自動車セクターからの車両軽量化（アルミニウムやマグネシウムなどの軽量合金の使用）、コスト効率、より大きく複雑な部品の生産に対する要求によって推進されています。これらの要因は、より高い金型動作温度や金型表面全体のより広い温度変動など、より厳しい鋳造条件につながります。その結果、ダイ潤滑剤（DL）は非常に重要であり、大幅に強化された性能要件を満たす必要があります。 従来の研究の状況: 本稿は、参考文献（Bernadin J.D., et al., 1997; Incropera, F.P., DeWitt, D.P., 1981）に記載されているように、ダイスプレー中の熱伝達現象（冷却曲線：膜沸騰、遷移沸騰、核沸騰領域、ライデンフロスト点、ヌキヤマ点、臨界熱流束）に関する確立された理解に基づいています。以前の研究では、ダイ潤滑剤スプレーがダイの熱バランスに与える影響も強調されています（Graff J. L., et. al., 1993）。はんだ防止、可動部品の潤滑、カーボン堆積、キャビティ外堆積物など、対処されている課題は、新しい潤滑剤技術が軽減することを目指しているダイカスト業界で知られている問題です。 研究の目的: 本稿は、現在の自動車およびHPDC産業のトレンドがダイ潤滑剤に与える影響について議論することを目的としています。HPDC産業における生産性とプロセス要件の変化し、ますます厳しくなるニーズに対応するために、新しいダイ潤滑剤技術がどのように開発され、適用されているかを検証します。 研究の核心: 本研究の核心は次のとおりです。
Read More
user 05/14/2025 Aluminium-J , Technical Data-J Alloying elements , aluminum alloy , Applications , CAD , Die casting , Die Casting Congress , Heat Sink , Mechanical Property , Microstructure , 금형 本紹介論文は、「NADCA 2015 Die Casting Congress & Exposition (North American Die Casting Association)」により発行された論文「The High Fluidity (HF) Zinc Alloy: Process-Property and Ageing Characteristics」に基づいています。 1. 概要: 2. 抄録: 2005年から2014年にかけて、米国エネルギー省およびNADCA技術管理グループからの資金提供により、新しい高流動性亜鉛ダイカスト合金が開発されました。この合金は、標準規格ASTM B989に従って商業生産に入り、0.4mmから3mmの肉厚で使用されています。本論文では、機械的特性と最も重要なダイカストプロセス変数との関係を肉厚と共に記述します。また、室温時効と人工時効の両方が機械的特性に及ぼす影響についても記述し、その挙動を従来の亜鉛ダイカスト合金について以前に開発された結果と比較します。 3. 序論: 亜鉛-4%アルミニウム組成をベースとする従来の亜鉛ホットチャンバーダイカスト合金は、他の多くの競合する鋳造材料やプロセスでは達成できない1mm（0.04インチ）未満の薄肉で、大小さまざまな部品を鋳造するために使用されてきました。ここ数年、亜鉛-4.5%アルミニウム組成をベースとするHF合金は、従来の合金よりも高い鋳造流動性を示すことが示され、0.25mm（0.01インチ）という薄肉の部品製造に使用されてきました。他のほとんどの合金と同様に、HF合金は、合金元素の溶解度が一次固相よりも液体溶湯中ではるかに高いため、鋳造物が凝固した後に時効効果を受けることが予想されます。特に亜鉛合金は、他の合金系と比較して融点が低いため、室温で時効する能力を持っています。この時効は、過飽和状態にある一次相から既存の第二相または新しい相の生成へと合金元素が拡散することに基づいていることが知られています。拡散が起こる速度は、さまざまな固相間の合金元素の濃度勾配、およびこれらの相の濃度中心間の距離に依存します。過去の研究では、従来の亜鉛合金における時効現象の詳細が示されています。¹,² 本研究プロジェクトの目的は、本論文に初期結果が記述されており、一般的なダイカストプロセス変数がHF合金の機械的特性に及ぼす影響、ならびに自然時効および人工時効の両方の影響を調べることです。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 従来の亜鉛ホットチャンバーダイカスト合金（Zn-4%Al）は薄肉鋳造が可能ですが、高流動性（HF）合金（Zn-4.5%Al）はさらに高い鋳造流動性を示し、0.25mmという薄肉を可能にします。他の合金と同様に、HF合金は、液体溶湯中の合金元素の溶解度が固相中よりも高いために時効を起こし、過飽和一次相から第二相への拡散、または新しい相の生成を引き起こします。亜鉛合金は室温で時効することで知られています。 従来の研究状況: 従来の研究（References 1, 2）では、従来の亜鉛合金における時効現象が詳細に記述されています。本研究は、より新しいHF合金に焦点を当てることで、その理解を深めるものです。 研究の目的: 主な目的は、一般的なダイカストプロセス変数（肉厚、ゲート速度、金型温度など）がHF合金の機械的特性に及ぼす影響を調べることです。さらに、本研究は、自然（室温）時効と人工時効の両方がこれらの特性に及ぼす影響を調査することを目的としています。 研究の核心: 本研究は、HF亜鉛合金のプロセス-特性関係および時効特性を調査します。これには以下が含まれます。 5. 研究方法論 研究デザイン: 実験計画法（DOE）アプローチを採用し、特にStat-EaseによるDesign-Expert 7を適用して、鋳造回数を最小限に抑えました。DOEには、肉厚1.5mm、金型温度160°C、ゲート速度40m/sのセンターポイント条件が含まれていました。平板試験片は、0.4、0.8、1.5、および3mmの厚さで高圧ダイカストされました。 データ収集および分析方法: 研究トピックと範囲: 6. 主要な結果: 主要な結果: 図のリスト: 7.
Read More
user 04/23/2025 Aluminium-J , Salt Core-J , Technical Data-J aluminum alloy , aluminum alloys , Applications , CAD , Die casting , Die Casting Congress , Magnesium alloys , Salt Core , 金型 , 금형 本紹介資料は、「METAL 2013」に掲載された論文「UTILIZATION OF ECOLOGICAL FRIENDLY CORES FOR MAGNESIUM ALLOYS CASTINGS」に基づいています。 1. 概要： 2. 抄録： 本研究の目的は、Mg合金の重力鋳造技術において、環境に悪影響を与えない無機材料ベースのコアの利用可能性を判断することです。この寄稿には、これらのコアの準備と処理の分析、および鋳造品の表面欠陥に関する鋳造サンプルの品質、構造、特性への影響が含まれています。本研究で得られた実験データは、他のMg合金鋳造技術にも活用できます。 3. 序論： 現在、穴やキャビティの事前鋳造には、有機樹脂ベースのコア混合物（例：PUR COLD-BOX）が標準として使用されており、迅速な準備、良好な射出性、高い初期強度、良好な崩壊性などの特徴があります。しかし、熱分解時に有機化合物が放出され、鋳造生産の衛生および環境条件を悪化させる問題があります。このため、無機バインダーが再び注目されており、これは生活および作業環境に悪影響を与えずに、有機バインダーと同等の技術的パラメータを提供します。 先進的な技術の一つは、無機塩ベースのコアを使用するもので、特にAl合金などの非鉄合金のキャビティおよび穴の事前鋳造に活用されます。塩コアの使用は1970年代に遡り、1990年代には重力および低圧鋳造法によるディーゼルエンジンピストンの大量生産に結晶性塩コアが広く使用され始めました。製造方法には、結晶性塩の高圧圧縮、塩溶融物の鋳型への注入または高圧射出、あるいは無機（有機）バインダーと共に塩マトリックスを射出する「古典的な」鋳造技術の活用などがあります。2003年以降は、塩溶液または固体結晶状態のNaClの高圧圧縮を活用する方向にコア製造が進み、BEACH BOX、HYDROBONDなどの新技術も登場しています。 塩コアの主な利点は、一般的なコア混合物（PUR CB）に匹敵する高い初期強度、寸法精度および鋳物表面の平滑性、機械的に清掃が困難な穴の事前鋳造の可能性、湿潤なしでの良好な保管寿命などです。また、鋳物キャビティから除去（溶出）された塩を溶液（塩水）から結晶化させ、次のコア製造に再利用する閉鎖的な生態学的サイクルが可能です。重要な点は、鋳造、冷却、凝固の過程で塩がVOCs（揮発性有機化合物）を排出しないことです。コア特性は、準備条件（圧縮圧力の高さ、射出温度など）と基本マトリックス構成（塩の種類、添加剤）を変更することで最適化できます。Al合金鋳造（重力および低圧鋳造）に広く適用可能であり、高圧鋳造技術への適用に関する研究も活発に行われています。 マグネシウム合金は、すべての構造材料の中で最も低い密度、高い比強度、良好な鋳造性などを持ちますが、高温での急激な強度低下、低いクリープ抵抗性、低い弾性係数、高い凝固収縮率、一部の用途での低い耐食性などの欠点もあります。特にマグネシウムの高い酸素親和性のため、溶湯の流れを酸化から保護するために特殊な添加剤（抑制剤）の使用が不可欠です。最も一般的に使用される抑制剤には、硫黄またはその化合物、ホウ酸、尿素ベースの添加剤などがあります。これらの抑制剤は、鋳型雰囲気の酸素ポテンシャルを低下させ、鋳物表面に保護雰囲気を形成してさらなる酸化を防止します。 しかし、硫黄ベースの抑制剤は、保護雰囲気を形成すると同時に、鋳造中に溶湯を介して浸透し、レードル底部に沈殿して精錬剤としても機能します。これらの抑制剤の化学的性質上、マグネシウム合金鋳造は、溶湯-抑制剤システムと酸化雰囲気との相互作用中に放出される化合物（SO₂、NH₃など）により、作業および生活環境の質を低下させる可能性があります。 マグネシウム合金鋳造の主な技術は金型鋳造（圧鋳、低圧鋳造、一部重力鋳造）です。最近では、より高い内部品質を得るための方法が適用されており、半溶融状態での材料処理（Thixocasting）が主流です。それほど複雑でない穴の事前鋳造には、金属コアを活用できます。単一部品生産には、消耗性鋳型（鋳物砂混合物）やセラミックまたは石膏鋳型鋳造が最も頻繁に使用されるでしょう。マグネシウム合金鋳造用の鋳型またはコア混合物としては、様々なバインダーシステムとベントナイト鋳物砂を使用できます。マグネシウム合金の高い反応性と混合物中の水分の存在により、鋳物砂混合物自体にも抑制剤を添加する必要があります。鋳造、冷却、凝固中に鋳型内で複雑な物理化学的プロセスが進行し、様々な酸化状態の化合物（例：硫黄）が形成され、これによりベントナイトバインダーの不活性化が予想され、これは特に水分凝縮領域での引張強度の低下およびその他の混合物パラメータ（例：pH）の変化を引き起こす可能性があります。 4. 研究の要約： 研究テーマの背景： 環境に優しい鋳造プロセスへの要求は、コア用有機バインダーの代替品への関心を高めています。無機塩コアは生態学的利点を提供し、アルミニウム合金に対して確立されています。マグネシウム合金鋳造は、酸素との高い反応性により独特の課題を抱えており、これは抑制剤の使用を必要としますが、抑制剤はベントナイトのような伝統的な鋳型材料と負に相互作用する可能性があります。 従来の研究状況： 塩コア技術は1970年代から開発されており、高圧圧縮や溶融注入/射出などの確立された方法が主にアルミニウム合金に使用されてきました。研究結果は、高い強度、良好な表面仕上げ、リサイクル可能性を示しました。酸化や抑制剤が鋳型特性（特に硫黄ベース抑制剤によるベントナイトバインダーの不活性化）に及ぼす影響を含む、マグネシウム合金鋳造の課題は知られていました。 研究の目的： 本研究は、ベントナイト結合鋳物砂混合物中でマグネシウム合金（特にAZ91）の重力鋳造に無機塩コアを使用することの実現可能性を調査することを目的としました。研究は、塩コアの技術的特性（機械的強度、寸法精度、溶解性、結果として生じる鋳物表面品質）を評価し、硫黄ベース抑制剤がベントナイト鋳物砂混合物の特性に及ぼす影響を評価することに焦点を当てました。 コア研究： 研究の核心は、純粋な化学KCl（N）および2つの異なる添加剤（A、B）を含むKClベースの塩コアを、2つの異なる力（100 kNおよび200 kN）を使用する高圧圧縮法で準備することでした。これらのコアは、硫黄ベース抑制剤を含むベントナイト鋳型にAZ91マグネシウム合金を重力鋳造する際に使用されました。鋳造は2つの温度（700°Cおよび800°C）で行われました。研究では、塩コアの曲げ強度と溶解性、生成された鋳物の表面粗さ（Ra）、および鋳造前後のベントナイト鋳物砂混合物の機械的特性（圧縮強度、割裂強度、湿態引張強度）とpHを測定し、熱分解と抑制剤の効果を評価しました。 5. 研究方法論 研究設計： 本研究は、異なる塩コア配合（純粋なKCl対添加剤AまたはBを含むKCl）を異なる圧縮圧力（100 kN対200 kN）下で準備し比較する実験計画を採用しました。これらのコアは、硫黄ベース抑制剤を含む標準的なベントナイト鋳物砂混合物にAZ91マグネシウム合金を重力鋳造する実際の応用分野でテストされました。効果は、コア特性、鋳造品質、および2つの異なる鋳造温度での熱暴露後の鋳型特性の変化を測定することによって評価されました。 データ収集および分析方法： 研究テーマと範囲： 本研究は、AZ91マグネシウム合金の重力鋳造における高圧圧縮されたKClベースの塩コアの適用に具体的に焦点を当てました。範囲は次のとおりです。 6. 主要な結果： 主要な結果： 그림 및 표 목록: 図表リスト：
Read More
user 04/14/2025 Aluminium-J , automotive-J , Salt Core-J , Technical Data-J aluminum alloy , aluminum alloys , ANOVA , AUTOMOTIVE Parts , CAD , Casting Technique , CFD , Die casting , Die Casting Congress , Draft , High pressure die casting , High pressure die casting (HPDC) , Microstructure , Review , Salt Core , 자동차 산업 本紹介論文は、「Metals (MDPI)」により発行された論文「Experimental and Numerical Study of an Automotive Component Produced with Innovative Ceramic Core in High Pressure Die Casting (HPDC)」に基づいています。 1. 概要: 2. Abstract（要旨）: 軽量化と材料置換は、自動車産業におけるトレンドとして増加しています。高圧ダイカスト（HPDC）は、軽合金の大量生産における従来の鋳造技術であり、近年、複雑で薄肉形状の自動車部品など、重要部品の製造に広く応用されています。しかし、この手頃な技術の主な制約は、中空断面やアンダーカットを持つ部品の設計・実現が困難であることです。HPDCの競争力をさらに高める革新的な方法は、HPDCで使用される高圧に耐えうる新しい消失中子（ロストコア）を使用して、複雑なアンダーカット形状の部品を成形することです。本稿では、HPDCによる乗用車用アルミニウムクロスビームの製造における、革新的なセラミック消失中子の使用について調査します。まず、クロスビームの設計を改善し、技術的特徴を確認するために、プロセスおよび構造シミュレーションを実施しました。その結果に基づき、プロセスパラメータを選定し、いくつかのプロトタイプを製造して最終的に特性評価を行いました。これらの分析により、セラミック中子を用いたHPDCによる中空部品製造の実現可能性が実証されました。 3. Introduction（はじめに）: 自動車産業では、車両性能の向上、燃費削減、排出ガス低減のために、軽量部品の需要が高まっています。高圧ダイカスト（HPDC）は、大量生産、低コスト、ニアネットシェイプのアルミニウム部品に適した競争力のある技術です。しかし、HPDCでは従来、複雑な中空断面やアンダーカットを持つ部品の製造が困難でした。これらは通常、金属性の可動中子を必要とし、重力鋳造で使用される消失中子と比較して設計の自由度が制限されます。HPDCの高い圧力と流速に対応できる消失中子は、この制限を克服するために必要とされています。HPDC用の塩中子に関する研究は存在しますが、課題も残っています。本稿では、複雑形状と良好な公差を実現するために射出成形で作られ、HPDCの高圧（1000 bar超）に耐え、ガスを放出しない革新的なセラミック消失中子の使用を探求します。この研究は、これらのセラミック中子を用いたHPDCによる乗用車用アルミニウムクロスビームの再設計、製造、実現可能性の実証に焦点を当てており、従来の方法と比較して軽量化、ねじり剛性の向上、製造時間短縮などの利点を目指しています。 4. Summary of the study（研究概要）: Background of the research topic（研究背景）: 自動車分野における軽量化の推進は、アルミニウムなどの軽合金を有利にしています。HPDCは、その高い生産性と費用対効果から、これらの合金の主要な製造方法です。しかし、優れた重量比剛性を提供する複雑な中空部品の製造は、従来のHPDCでは困難です。これは、アンダーカットや内部キャビティを従来の方法（金属性中子）で組み込むことの難しさ、または従来の消失中子（砂、塩など）が高圧の射出圧力に対応できないためです。 Status of previous research（従来研究の状況）: 従来の研究では、鋳造プロセス用に様々な消耗型中子（砂、塩、金属、有機材料）が検討されてきました。塩中子はHPDC用途で注目されており、その強度やプロセスパラメータに関する研究が行われています。シリンダーブロックなどのHPDC部品に可溶性中子を使用するための特許も存在します。しかし、要求される強度とプロセスの信頼性を達成することは依然として課題です。射出成形によって製造されるセラミック中子は、良好な寸法公差、低い表面粗さ、鋳造中のガス放出がないといった利点を提供し、より高い機械的特性につながる可能性があります。浸出や高圧ウォータージェットなどの脱芯方法が存在しますが、複雑な内部キャビティから抵抗力のある中子を除去することは考慮が必要です。 Purpose of the study（研究目的）: 主な目的は、革新的なセラミック消失中子を用いたHPDCによる複雑な中空自動車部品（アルミニウム製乗用車クロスビーム）の製造の実現可能性を調査し、実証することでした。これには、部品の再設計、プロセスと構造性能のシミュレーション、プロトタイプの製造、そして中子と最終鋳造部品の両方の特性評価が含まれます。 Core study（研究核心）: この研究では、既存のオープンプロファイルアルミニウムクロスビーム（EN AC-43500合金）を、セラミック中子（Al2O3 +
Read More
