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「アルミニウム合金」とだけ書かれた材料ブロックが付いた図面が机に落ちます。この 1 行は、構造ブラケットの A356、大容量ダイカスト ハウジングの A380、または長年の摺動接触に耐えなければならないコンプレッサー シリンダーの B390 を意味します。間違ったグレードを選択すると、最初のプロトタイプは完璧に見えるかもしれません。その後、機械加工後に亀裂が発生したり、2,000 個の部品のバッチで圧力テストの漏れが表面化したり、陽極酸化仕上げが斑点状で黒ずんだりすることがあります。
詳細の前に直接の答えを示します。高圧ダイカストの場合、実際のデフォルトは次のとおりです。 A380 そして A383 、ADC12 は同様の合金のアジアの呼称です。低圧、重力、および砂型鋳造の場合、標準的な選択肢は次のとおりです。 A356 そして 356 。滑り摩耗が設計 (シリンダー ライナー、コンプレッサー シリンダー、ベアリング表面) の大半を占める場合 B390 評価に値する。耐食性と表面仕上げが生の強度を上回る場合、 518 はテストする合金です。この記事の残りの部分では、サプライヤーとの会話に持ち込める数字を使って、これらの結論について説明します。
鋳造アルミニウム合金の指定の仕組み
北米の鋳造アルミニウム合金は、アルミニウム協会の小数点付き 4 桁システムに従っています。最初の数字は主要な合金元素を識別し、その数字だけで、金型内および使用中の合金の挙動について知っておくべきことのほとんどがわかります。
- 1xx.x — アルミニウム99.0%以上。主に導電体や化学機器に使用されます。
- 2xx.x — 主な元素として銅。このファミリーは、熱処理後にすべての鋳造アルミニウム合金の中で最高の強度を生み出しますが、耐食性は低下します。
- 3xx.x — 銅および/またはマグネシウムを添加したシリコン。これは、ダイカストと重力鋳造の両方の主力製品ファミリーです。
- 4xx.x — シリコンを主成分とし、漏れが重要な部品に優れた流動性と耐圧性を提供します。
- 5xx.x - マグネシウム、最高の耐食性と最も安定した陽極酸化仕上げを実現します。
- 7xx.x — 亜鉛、時効硬化可能で鋳造のままの強度が高いが、商業鋳造作業ではあまり一般的ではありません。
数字、文字、小数の実際の意味
2 番目の数字は、基本合金の変更を示します。最後の 2 桁は、ファミリー内の特定の合金を識別します。小数点も重要です。x.x は鋳造フォーム、x.xx はインゴットフォームです。 A356 の A などの文字の接頭辞は、文字のないベースライン合金よりも厳しい不純物制限を意味します。実際には、A356-T6 のような仕様は、合金ファミリー 3xx.x、修正された 356 組成、より厳しい不純物、および T6 熱処理などの完全な指示です。
焼き戻し記号の簡単な説明
材質は合金の後にハイフンで区切って書かれます。 T6 は、溶体化熱処理とそれに続く人工時効処理を意味します。これは、構造鋳物が荷重に耐える必要がある場合に最もよく指定される焼き戻しです。 T5 は、部品が鋳造から冷却され、歪みや膨れを避けるためにダイカストで一般的に使用される溶体化ステップをスキップして、人工的に時効処理されることを意味します。 F は製造されたままの状態を意味し、これがほとんどのダイカストの供給方法です。これらの違いは降伏強度に直接影響します。A356-T6 はおおよその強度に達します。 186MPaの降伏強度 、鋳造のままの A356 が周囲に座っている間、 125MPa .
鋳造用の最も一般的なアルミニウム合金
Metal Casting Institute によると、砂型鋳造、重力鋳造、低圧鋳造に最も一般的な合金は次のとおりです。 356と357 、それぞれ約6％と7％のシリコンを含みます。 ScienceDirect で公開された材料科学の概要では、A319 (Al-6Si-3Cu-1Fe-1Zn) と A356 (Al-7Si-0.25Cu-0.2Fe-0.4Mg) が重力鋳造における産業用途のほとんどを占めていることが指摘され、このパターンが裏付けられています。高圧ダイカストの合金選択ガイダンスでは、3xx.x シリーズが優勢で、4xx.x、5xx.x、2xx.x がそれに続きます。
| 合金 | Si% | 銅% | マグネシウム% | Fe最大% | UTS(MPa) | 降伏量(MPa) | 伸び% | 一般的なプロセス |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| A356 | 6.5～7.5 | 0.20 | 0.30～0.45 | 0.20 | 262(T6) | 186(T6) | 5～10 | 低圧・重力・砂 |
| 356 | 6.5～7.5 | 0.20 | 0.30～0.45 | 0.60 | 228(T6) | 164(T6) | 3.5～6 | 低圧・重力・砂 |
| 319 | 5.5～6.5 | 3.0～4.0 | 0.10 | 1.0 | 235(T6) | 165(T6) | 2～4 | 重力・砂 |
| A380 | 7.5～9.5 | 3.0～4.0 | 0.10 | 1.3 | 324 (キャストのまま) | 160 (キャストのまま) | 3.5 | ダイカスト |
| A383 / ADC12 | 9.5～11.5 | 2.0～3.0 | 0.10 | 1.3 | 310 (キャストのまま) | 150 (キャストのまま) | 3.5 | ダイカスト |
| B390 | 16–18 | 4.0～5.0 | 0.45～0.65 | 1.3 | 285 (キャストのまま) | 240 (キャストのまま) | 1 | ダイカスト |
| 518 | 0.35 | 0.25 | 7.5～8.5 | 1.8 | 310 (キャストのまま) | 190 (キャストのまま) | 4～7 | ダイカスト |
上記の特性値は、個別に鋳造されたテストバーに関する公開された ASM International データに従っています。これらは、特定の部品形状の保証としてではなく、エンジニアリング評価の開始点として扱ってください。
鋳造プロセスが合金の選択をどのように制限するか
鋳造プロセスは、合金選択における最初のフィルターです。各プロセスでは金型への充填方法が異なるため、合金は充填条件に耐える必要があります。
高圧ダイカスト: スピードと薄肉
の アルミダイカスト工程 10 ～ 175 MPa の圧力で溶融金属を硬化鋼の金型に注入します。充填時間はミリ秒単位で測定されるため、合金は鋳造温度で非常に流動的でなければなりません。 A380 と A383 は、シリコン含有量が薄壁と複雑なリブに必要な流動性を与えるため、主要な選択肢となります。 A356 はダイキャスト可能ですが、シリコン含有量が低いため、薄い部分をきれいに充填することが難しく、ダイはんだ付けのリスクが高まります。
低圧鋳造: きれいな充填と少ない気孔
低圧鋳造では、下の炉からダイに充填し、制御されたガス圧の下で溶解物をライザーチューブを通して上方に押し上げます。高圧噴射に比べて流れは安定し層流になります。気孔率レベルが低くなる傾向があり、機械的特性の再現性が高くなります。そのため、ホイール、サスペンション アーム、構造ブラケットがこの方法で製造されています。 T6 の A356 は、これらのコンポーネントの標準的な組み合わせです。気孔率が主な不合格理由である場合、サプライヤーに次のことを確認する価値があります。 低圧ダイカストはガスホールを減らすことができます リークテスト基準を満たすのに十分です。
重力鋳造と砂型鋳造: 厚いセクションによる多用途性
重力永久鋳型鋳造では単純な底部充填または傾斜注入ジオメトリが使用されますが、砂型鋳造では形状の自由度が最も広くなります。どちらのプロセスも流動性の低下をより許容できるため、A356、356、319、および 357 が最もよく使用されます。冷却はダイカストよりも遅いため、微細構造は粗くなり、鋳造のままの特性をしっかりと保持しようとするのではなく、熱処理を指定することで補償します。
実際のコンポーネントではどの合金特性が重要か
引張強度を超えて、鋳造合金は鋳造プロセス自体に耐え、最終環境で機能しなければなりません。これら 6 つのプロパティによって、現実世界のほとんどの選択が決まります。
耐高温割れ性
合金の凝固範囲が広く、樹枝状結晶間の液体金属の供給が不十分な場合、凝固中に亀裂が発生します。ここで最も問題となるのは、銅を多く含む 2xx.x 合金です。 A356 は狭い範囲で凝固するため、強力な熱間亀裂耐性が得られ、構造上の重力鋳造において A356 が優勢である理由が説明されています。
ダイソルダリング傾向
溶けたアルミニウムはスチールの金型表面と反応し、工具に溶接される可能性があります。合金中の鉄は、濡れを減少させる鉄が豊富な金属間相を形成することによってこれを軽減します。したがって、ダイカスト合金では最大 1.3% の鉄が指定されていますが、A356 のような重力鋳造合金でははんだ付けするダイがないため、鉄の含有量は 0.20% に抑えられます。重力鋳造合金をダイカストしようとすると、はんだ付けの問題が発生することが予想されます。
耐圧性
油圧バルブ本体、ポンプハウジング、トランスミッションケースはすべてリークテスト要件に直面しています。シリコンを約12%配合したA413は耐圧性に優れています。 A356やA380も好調です。 16 ～ 18% のシリコンを含む B390 は、一次シリコン粒子がマトリックスの連続性を破壊し、微細気孔ネットワークを形成する可能性があるため、耐圧鋳造の信頼性が低くなります。
耐食性
518 は、マグネシウム含有量が 7.5 ～ 8.5% であるため、ダイカスト合金の中でほとんどの屋外または海水環境において最も有力な候補です。 A380 や 319 などの銅含有合金は、塩分を含んだ空気中ではより早く腐食します。 A356 はその中間に位置し、適切な表面保護が適用されていれば、ほとんどの機械や自動車のボンネット下の用途に使用できます。
被削性
A380 および 319 は良好な加工を実現し、短い破断切りくずを生成し、高い切削速度で良好な工具寿命をもたらします。 518 のマグネシウム含有量が高いと、糸状の切りくずが生成され、工具に絡みつく可能性があるため、より鋭いチップとチップブレーカーの形状が必要になります。部品に大規模な穴あけとタップ加工が必要な場合は、合金の決定にそれを考慮してください。
のrmal conductivity
のrmal management parts such as heat sinks and motor housings depend on how quickly heat spreads through the metal. A356 in T6 reaches roughly 151W/(m・K) 、A380 は約 96W/(m・K) 。部品が電気モーターまたはパワー エレクトロニクスから熱を奪うと、その約 55 W/(m・K) の差によってジャンクション温度が大きく変化します。
用途に応じた合金の選択
合金の選択は通常、構造要件と鋳造プロセスの経済性の交差点です。以下の表は、一般的なコンポーネントを、鋳造工場が実際に使用するグレードにマッピングしています。
| アプリケーション | 推奨グレード | 何が決断の原動力となるのか |
|---|---|---|
| エンジンシリンダー部品 | A380、A383、B390 | 体積、耐圧性、耐摩耗性 |
| ギアボックスとトランスミッションのハウジング | A380、A383 | 剛性、気密性、寸法精度 |
| オイルポンプとウォーターポンプ | A356、A380 | 耐圧性, machinability, thermal fatigue |
| 油圧バルブとブロック | A356、A380 | 漏れ防止性、強度、機械加工されたシール面 |
| モーターハウジングとエンドカバー | A380、ADC12 | 薄肉充填、寸法精度、強度 |
| 農業用ギアボックス | A356、319 | 重力/砂型鋳造における靭性、耐疲労性 |
| 新エネルギー車用ヒートシンク | A383、A356 | のrmal conductivity, flatness, thin-wall detail |
| スマートホームおよび医療用エンクロージャ | A383、ADC12 | 複雑な形状、化粧面、薄壁 |
パワートレインおよび構造用途では、サプライヤーは通常、 アルミダイカスト製ギアボックスハウジング これらの合金はトランスミッションの使用に必要な剛性と耐圧性を提供するため、A380 または A383 に使用されます。ギアボックス ハウジングも振動疲労に耐える必要がある場合、たとえサイクル タイムが長くても、T6 焼き戻しの A356 を検討する価値があります。
アルミニウムダイカストギアボックスハウジング - 寧波北潤優源機械製造 の aluminum die-casting gearbox housing represents a pinnacle in engineering excellence, seamlessly merging durability, precision, and l... 製品を見る→ 自動車エンジン部門では、 アルミ自動車エンジンシリンダー部品 通常、構造の完全性と冷却性能が重要な場合は A356-T6 で指定され、生産量によって 1 個あたりのコストが可能な限り低いことが要求される場合は A380 で指定されます。 B390 は、シリンダボア領域に別個のライナーを使用せずに高い耐滑り摩耗性が必要な場合に選択されます。
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カスタムアルミダイカスト油圧バルブメーカー。 OEM サプライヤー - Ningb Beilun Youyuan Machinery Manufacturing Co., Ltd は、中国の OEM/ODM アルミニウム ダイカスト油圧バルブ メーカーおよびアルミニウム ダイカスト油圧バルブのメーカーです。 製品を見る→ 合金の選択に影響を与える設計上の考慮事項
の alloy is only half the decision. Part geometry, tolerance expectations, and downstream surface treatment all influence which grade is realistic to produce at the quoted price.
肉厚
- ダイカスト — 小型コンポーネントの最小壁は 0.8 ～ 1.5 mm。リブやボスのある中型ハウジングの実用的な床は 2 ～ 3 mm です。
- 低圧鋳造 — 合金の凝固範囲に応じて、最小壁は 2.5 ～ 4 mm。
- 重力と砂型鋳造 — ミスランや収縮欠陥を避けるため、最小の壁は 3 ～ 5 mm です。
寸法許容差
- ダイカスト 小さい寸法では約 ±0.1 mm、100 mm 全体では ±0.3 ～ 0.5 mm を保持します。これが、ほとんどの精密ハウジングとブラケットがダイカストである理由です。
- 低圧および重力鋳造 通常は 100 mm で ±0.5 mm です。 A356-T6 構造部品は、より厳密な精度が必要な場合、熱処理後に機械加工されます。
- 砂型鋳造 ±0.8mm以上が得られ、機能面ではほぼ常に機械加工が必要となります。
抜き勾配角度
ダイカストでは、部品をきれいに取り出すために、外壁に少なくとも 1 ～ 2 度の抜き勾配、内部コアに 1.5 ～ 2.5 度の抜き勾配が必要です。低圧ツールや重力ツールにも抜き勾配が必要ですが、充填力と突出力が低いため、抜き勾配はわずかに少なくなります。アセンブリ要件によりゼロドラフトが設計で許可されている場合は、コストを追加する機械加工代やスライド アクションについての話し合いが必要になることが予想されます。
熱処理と歪み
T6 熱処理により降伏強度は大幅に向上しますが、焼き入れステップによる歪みも生じます。薄肉の鋳物では、T6 の後に矯正操作が必要になることがよくあります。ダイカストアルミニウム合金は通常、F 調質で使用されます。これは、高圧射出によって閉じ込められたガス含有量が溶体化熱処理中に表面の膨れを引き起こす可能性があるためです。部品に本当に T6 が必要かどうかを確認します。 F から T6 にアップグレードすると、プロセスコストとスクラップ率の両方が増加する可能性があります。
表面処理の適合性
この記事では、粉体塗装と塗装がすべての合金に適用されます。陽極酸化処理は例外です。シリコン レベルが約 7% を超えると、黒ずんだ斑点のある陽極皮膜が生成され、ダイカストのスキンには微細な多孔層が含まれることが多く、陽極酸化後の外観が悪くなります。装飾的な陽極酸化仕上げが必要な場合は、518 などの低シリコン合金を指定するか、陽極酸化の前に鋳放しの表面を機械加工することを計画してください。きれいな製品仕上げの参考例は、その方法を示しています。 アルミダイカスト用途 化粧品の基準を満たすために、表面処理ステップへの依存がますます高まっています。
鋳物用アルミニウム合金に関するよくある質問
鋳造に最適なアルミニウムのグレードは何ですか?
のre is no single best grade. Use A356 or 356 for low-pressure, gravity, and sand casting when strength and ductility matter. Use A380 or A383 for high-pressure die casting when production volume, thin walls, and cost efficiency dominate the decision. The best grade is the one that matches your process first, then your load case and surface requirements.
ADC12はA383と同じですか?
のy are close but not identical. ADC12 is the Japanese JIS designation for a die-casting alloy with roughly 9.5–11.5% silicon and 1.5–3.5% copper. A383 is the Aluminum Association designation for a similar alloy with tight iron and manganese limits. In practice, many Asian die casters use ADC12 nomenclature even when exporting parts drawn to A383, so confirm the exact chemistry on the material certificate rather than assuming they are interchangeable.
アルミダイカスト部品を陽極酸化することはできますか?
はい、ただし結果はシリコン含有量によって異なります。 A380 および A383 は、建築仕様に一致しない暗い斑点のある仕上げに陽極酸化処理されています。 518 などの低シリコン ダイカスト合金は、はるかに優れた陽極皮膜を生成します。一貫した外観を得るには、陽極酸化処理の前に表面を機械加工または研削し、仕上げ仕様を決定する前に実際の金型からの試作サンプルをテストします。
A356-T6 の T6 とは何を意味しますか?
T6 は、溶体化熱処理、焼入れ、および人工時効処理の焼き戻し指定です。 A356 の場合、これにより、5 ～ 10% の伸びを維持しながら、降伏強度が鋳放し状態の約 125 MPa から約 186 MPa に上昇します。これは、重大な機械的負荷にさらされる構造鋳造品のデフォルトの焼き戻しです。
耐圧性が最も優れているアルミニウム鋳造合金はどれですか?
約 12% のシリコンを含む A413 は、最も耐圧性の高いダイカスト合金として広く引用されています。 A356 は、オイルや作動油を保持する必要がある重力鋳造や低圧鋳造にも優れた性能を発揮します。耐圧用途には 2xx.x 銅合金を避け、合金に関係なく収縮気孔を防ぐために均一な肉厚で部品を設計してください。
B390 がコンプレッサーやエンジンシリンダーの用途に使用されるのはなぜですか?
B390 には 16 ～ 18% のシリコンと 4 ～ 5% の銅が含まれています。シリコン含有量が高いため、硬い一次シリコン粒子が形成され、シリンダーボアやコンプレッサーシリンダーに不可欠な優れた滑り摩耗耐性が得られます。トレードオフは、延性の低下、加工の困難さ、耐圧性の低下であるため、摩耗が主な故障モードである場合にのみ選択されます。
実用的な締めくくりの推奨事項
ダイを切断する前に、合金の決定をテーブルの上に置きます。鋳造サプライヤーに、どの合金を自社の設備で定期的に使用しているかを尋ねてください。A380 部品を毎日生産している鋳造工場は、タイトなサイクル タイムと予測可能なスクラップ率で見積もるでしょう。一方、初めての A356 ダイカスト部品には開発リスクが伴い、最終的に購入者がその対価を支払うことになります。一方、部品の疲労や気密性が認定されている場合は、サプライヤーが推奨する合金から用途により近い合金に切り替えることで、より高い個数価格を正当化できるほど現場での故障を減らすことができる可能性があります。認定された材料試験レポートを通じて化学組成を検証し、生産条件下でテスト バッチを機械加工し、実際の部品形状からの機械的特性が図面要件を満たしていることを確認します。この手順は、顧客の監査中に合金の不一致を発見するよりも常に安く済みます。
