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。
本稿は、「[3D Printing and Additive Manufacturing]」誌に掲載された論文「[Parameter Optimization and Precision Control of Water-Soluble Support Cores for Hollow Composite Castings Fabricated by Slurry Microextrusion Direct Forming Method]」に基づいています。 1. 概要: 2. アブストラクト: スラリーの含有量と成形プロセスパラメータの最適化は、スラリーマイクロ押出直接成形法において重要な効果をもたらします。本稿では、硫酸マグネシウム一水和物（MgSO4）とポリビニルピロリドン（PVP）を原料としてスラリーを調製し、スラリーの成分比と成形プロセスの最適化について議論しました。最適なスラリー含有量は、硫酸マグネシウム一水和物64 wt.%とPVP-EtOHからなるバインダー36 wt.%です。プリンティング速度、押出圧力、および押出径に対するプリンティング層高さの比率を含むプロセスパラメータが影響因子として選択されました。直交実験の結果、プリンティング速度850 mm/min、押出圧力250 kPa、押出径に対する層高さ510 μmが最適化されたプロセスパラメータであることが示されました。最適化されたプリンティングパラメータ下では、調製されたサンプルの表面粗さは23.764 μmであり、X、Y、Z方向の寸法偏差はそれぞれ0.71%、0.77%、2.56%でした。 3. 緒言: 航空宇宙、自動車、電気通信産業の急速な発展に伴い、複雑な内部空洞を持つ中空複合鋳造品がますます広く使用されるようになり、その構造は複雑化と精密化の方向に進んでいます。これらの鋳造品は複雑な内部オーバーハング中空構造を有しており、成形プロセス中に支持を提供し、鋳造後に除去される可溶性コアを必要とします。その結果、可溶性サポートコアの材料組成精度に対する要求が高まっています。水溶性塩コアは、その良好な機械的強度と水溶性により注目を集めており、鋳造後のサポートコア除去率が高い複雑な中空複合鋳造品の製造に適しています。しかし、従来のサポートコア作製法には、複雑な金型設計、高エネルギーコスト、長いサイクルタイムといった欠点があり、複雑な構造の内部中空複合鋳造品の開発を著しく制約しています。したがって、金型なしで新しい水溶性塩サポートコア成形プロセスを探求することは非常に重要です。近年、3Dプリンティングとも呼ばれる積層造形技術は、そのユニークな成形上の利点から注目を集めています。スラリーマイクロ押出直接成形法は、金型に頼らずに部品を自由に成形できる積層造形技術の一種です。低コスト、小型装置、高速成形、短いイタレーション期間という利点から、水溶性塩サポートコアの作製において幅広い応用が期待されています。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: 航空宇宙、自動車、電気通信産業における中空複合鋳造品の需要増加に伴い、複雑な内部構造を形成するための効率的で精密なサポートコア技術が求められています。水溶性塩コアは有望な解決策ですが、従来の製造方法には限界があります。スラリーマイクロ押出直接成形法は、この課題に対応できる新しいアプローチを提供します。 従来の研究状況: 従来の研究では、KNO3ベースやアルカリ金属炭酸塩・塩化物ベースの塩コアが溶融鋳造法などで作製されてきました。これらの方法は一定の成果を上げていますが、金型設計の複雑さやコスト面での課題がありました。スラリーベースの積層造形に関する研究も行われていますが、特にMgSO4とPVPを用いた水溶性コアの精密制御を目的としたスラリー組成とプロセスパラメータの系統的な最適化は十分に行われていませんでした。本論文では、「magnesium sulfate monohydrate (MgSO4) and polyvinylpyrrolidone (PVP) as raw materials」を用いたアルコールベースのDIW技術におけるパラメータ最適化と精度制御に関する報告は少ないと指摘しています。 研究の目的: 本研究の主な目的は、「slurry
本紹介論文は、「Procedia Structural Integrity」によって発行された論文「Study of two alternative cooling systems of a mold insert used in die casting process of light alloy components」に基づいています。 1. 概要: 2. 要旨: 金型インサートは、ダイカストプロセスで一般的に使用される金型の重要な構成要素です。その目的は、キャビティやアンダーカットのような鋳物の特定形状を実現することです。また、いくつかの重要な領域で冷却システムを改善するためにも使用されます。各インサートは、金型の熱状態を制御し、すべてのホットスポットを効率的に冷却するために、少なくとも1つの単純な冷却チャネルを有しています。溶融金属が形状に鋳込まれ、次に凝固した鋳物によって生じる機械的応力と共に、厳しい周期的熱条件は、インサートを熱機械疲労にさらします。熱機械疲労は、一定サイクル後にインサート表面に観察される亀裂の主な原因であり、コンポーネントを使用不能にし、交換を要求します。この状況は、直接的および間接的なコストに悪影響を及ぼします。本稿では、ダイカストプロセスを通じて製造されたアルミニウム合金シリンダーブロックのオイルドレンチャネルを実現するために使用される金型インサートについて、この現象を研究しました。本研究の目的は、高温および高い熱勾配に最もさらされるゾーンを決定し、積層造形で実現された同じインサートにコンフォーマルチャネルを使用することにより、より効率的な冷却システムを設計および分析することです。 3. 緒言: ダイカストプロセス、特に高圧ダイカスト（HPDC）は、自動車産業を中心にアルミニウム合金部品の製造に広く使用されています。これらのプロセスにおける主要な問題の1つは、ダイとそのコンポーネントの耐久性であり、これらは高温（670～710°Cの溶融アルミニウム）、高い射出速度（30～100 m/s）、および圧力（50～80 MPa）にさらされます。金型インサートは、特定の鋳造形状を作成し、重要領域の冷却を強化するために不可欠です。これらのインサートは通常、熱状態を管理し、ホットスポットを冷却するための冷却チャネルを備えています。 ダイカストダイおよびインサートは、厳しい周期的な熱的および機械的負荷を受けます。これらの条件は熱機械疲労を引き起こし、これが一定サイクル後のインサート表面の亀裂（しばしば「ヒートチェック」と呼ばれる）の主な原因となります。この損傷によりインサートは使用不能となり、交換が必要となり、直接的および間接的なコストが発生します。巨視的には、亀裂は、ダイ表面が急速に加熱され、その後潤滑剤スプレーによって急冷される際の熱衝撃によって開始されます。加熱中、ダイ表面には圧縮応力が発生し、冷却中には引張応力が発生します。コフィン・マンソン式（1）は、亀裂発生までの反転回数を塑性ひずみ振幅に関連付けます。熱ひずみ（式（2））および結果として生じる応力（式（3））は、降伏強度を超えると塑性変形（式（4））を引き起こす可能性があります。疲労寿命は、サイクルあたりの散逸エネルギー（式（5）および（6））にも強く影響されます。 本稿では、アルミニウム合金シリンダーブロック（HPDC）のオイルドレンチャネルに使用される金型インサートにおける熱機械疲労を調査します。この研究では、有限要素解析（FEM）を使用して、高温および熱勾配のゾーンを特定します。これらの結果に基づいて、積層造形によって実現されるコンフォーマルチャネルを使用した、より効率的な冷却システムが設計および分析されます。 4. 研究の概要: 研究トピックの背景: ダイカストダイ、特に金型インサートの耐久性は、高温および周期的な機械的負荷を含む過酷な動作条件のため、重要な懸念事項です。熱機械疲労は主要な故障メカニズムであり、インサートの亀裂および耐用年数の短縮につながり、生産コストと効率に悪影響を及ぼします。これらの問題を軽減するためには、インサートの効果的な冷却が不可欠です。 従来の研究状況: ダイカストダイの寿命予測および熱機械現象に関するいくつかの研究が行われています。Srivastavaら（2004）は、FEMソフトウェアを使用してダイカストダイの熱疲労亀裂を予測する方法論を提示し、温度および熱勾配が増加すると故障までのサイクル数が大幅に減少することを示しました。FEMソフトウェアは熱機械問題を非常にうまくシミュレートできることが示されています（Astaritaら（2013）、Sepeら（2014））。コフィン・マンソン式（1）は疲労を記述するためによく知られています。Sissaら（2014）は、疲労寿命予測のためのエネルギー基準を提案しました。低い熱膨張係数や高い熱伝導率などの材料特性は、熱機械疲労耐性にとって重要です（Luら（2019））。インサート冷却システムの設計は、温度制御において重要な役割を果たします。 研究の目的: 本研究の目的は、高温および高い熱勾配に最もさらされるゾーンを決定し、積層造形によって同じインサートにコンフォーマルチャネルを使用して、より効率的な冷却システムを設計および分析することです。 コア研究: 本研究は、アルミニウム合金シリンダーブロックのオイルドレンチャネルの製造に使用される金型インサートの有限要素解析（FEM）を含みます。従来の冷却システムを備えたインサートの温度場を決定するために過渡熱解析が実行されました。この温度場は、応力を評価するための後続の構造解析における荷重として使用されました。これらの結果に基づいて、積層造形（具体的には選択的レーザー溶融 – SLM）用に設計されたコンフォーマル冷却チャネルを備えた新しい冷却システムが提案されました。次に、このコンフォーマル冷却システムの性能が、温度分布、熱勾配、および応力場の観点からシミュレートされ、従来のシステムと比較されました。 5. 研究方法論 研究設計: 本研究は比較シミュレーションアプローチに従いました。 データ収集および分析方法: 熱モデル（従来冷却）: 構造解析: コンフォーマル冷却チャネルモデル: 研究トピックと範囲: 本研究は以下に焦点を当てました：
![Fig. 6. Temperature in the core of the insert [°C].](https://castman.co.kr/wp-content/uploads/image-2291-570x342.webp)
![Figure 2. Shaped insert model [Dostal 2012]](https://castman.co.kr/wp-content/uploads/image-1721-557x342.webp)