鋳巣における溶湯温度の関係

ブローホール（鋳巣の1種）とは

ブローホールは、鋳造時に溶湯が金型内に充填される際、巻き込まれた空気やガスが製品内部に閉じ込められて生じる、球状に近い空洞です。この欠陥があると、製品の機械的性質が不安定になり、品質を著しく低下させます。

　
配湯プロセスにおけるミス

高品質なダイカスト製品を製造するためには、溶解から鋳造までの溶湯品質を安定させることが重要です。溶湯品質は、配合材料、補助材料、使用設備、環境、そして溶解・溶湯処理条件によって決まります。

中でも、配湯管理のわずかなミスが大きな不良につながることがあります。

たとえば、溶湯を鋳造機へ運ぶ際、設定温度より低い状態で出湯したり、配湯距離が長かったり、配湯速度が遅かったりすると、ラドル内で湯温が大きく低下してしまいます。ラドルが大きすぎる場合も、溶湯の表面積が増えて放熱量が過剰になり、温度低下を招きます。

また配湯中の温度低下は、湯流れを悪くするだけではありません。空気との接触機会が増え、酸化物が生成されやすくなります。これらの酸化物が溶湯内に混ざり込み、最終製品に入り込むことで、鋳巣の原因となります。酸化物は大気に触れる上面だけでなく、耐火物に触れる側面や底面でも生成されるため、注意深く管理することが求められます。

溶湯温度の影響

溶解・配湯段階での溶湯温度管理は非常に重要です。高すぎても低すぎても、鋳巣をはじめとする鋳造不良のリスクが高まります。

　
温度が高い場合

溶湯温度が高すぎると、過剰加熱によって酸化物が増える恐れがあります。また、金型への熱負荷も大きくなり、金型温度が上がりすぎることで、溶湯による侵食や衝突による消耗が起きやすくなります。金型表面が傷むと、離型剤の水分が侵入・蒸発しやすくなり、間接的に鋳巣の発生につながる可能性があります。

　
温度が低い場合

一方、溶湯温度が低すぎると、湯流れ不良といった外観不良が起きやすくなります。温度が下がると溶湯の粘度が上がり、流れにくくなるためです。

溶湯の凝固が始まる温度付近では、動粘性係数が特に大きくなることが分かっています。温度が低すぎると早期凝固が進み、製品の隅々まで健全な湯が行き渡らず、湯じわや湯境といった不良につながります。

鋳巣を防ぐための溶湯対策

　
溶湯品質の安定化：設備と管理の見直し

溶湯品質を高めることは、手戻りの手間や品質管理の工数を減らし、結果としてムダとコストを削減します。

溶湯品質を向上させるには、溶解・保持炉といった設備の見直しが欠かせません。例えば、アルミナなどの酸化物の生成を抑え、除去することが重要です。非接触溶湯撹拌技術を持つアルミ溶解システムのように、加熱状態を安定させて過剰加熱を防ぎ、酸化物の抑制や省エネを実現する技術もあります。また、酸化物除去に有効なフラックス処理では、適切な耐火材設計や独自の炉構造によって作業効率を改善する工夫が求められます。

　
設計段階からの品質確保：CAE解析の活用

鋳造不良を未然に防ぐには、製品設計段階から鋳造解析を活用し、湯流れの欠陥を予測することが大切です。湯流れ解析の予測精度を高めるには、実測した溶湯温度データをもとに、溶湯材料の物性値、特に動粘性係数(粘度)や金型内の減圧量といったパラメータを調整することが重要です。こうした手法によって、従来の解析精度を大きく改善することができます。

薄肉・高精度ダイカストは当社にお任せください！

ダイカストの鋳巣問題は、溶湯管理や設計プロセスなど、複合的な観点から解決策を導き出す必要があります。

今回は溶湯に関する視点から、ご説明しましたが、溶湯温度や配湯のわずかなバラつきは、製品全体の品質に大きく影響します。

軽量・薄肉ダイカスト開発センター.comを運営する帝産大鐘ダイカスト工業では、型メーカーと協力して流動解析を行い、内部品質に注意しています。また社内の取り組みとして、内部品質は鋳巣が入りそうな部位について目視で確認したり、カットして湯境やしわの有無を確認しております。

ダイカストの不良に関するお悩みをお持ちの方はぜひお気軽にご相談ください。

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