アルミニウム鋳造技術は、1970年代半ばに広く普及が始まって以来、数十年にわたり自動車および航空宇宙産業において重要な役割を果たしてきました。様々な合金の中でも、アルミニウム-シリコン(Al-Si)系は、強度向上のために銅および/またはマグネシウムが添加されることで強化されることが多い、優れた鋳造特性により特に注目を集めています。
重力鋳造用途では、A319およびA356合金が産業用途で主流です。高圧ダイカスト(HPDC)では、A380およびA383合金が広く使用されています。A380は主にハウジングやカバーなどの非構造用途に使用されますが、A383は要求の厳しい性能要件を持つ構造部品に対してより高い強度を提供します。
自動車の軽量化への取り組みは、AURAL-2、Silafont-36、Magsimal-59などの先進的な合金の開発を促進しています。これらの材料は、高強度と延性を必要とする車体構造部品の厳しい要件を満たしています。しかし、鉄分含有量の厳格な制限(<0.2%)は二次合金の使用を制限し、従来のA319およびA380合金と比較してコストが高くなります。
最も普及している鋳造合金系は、優れた鋳造性および耐食性を提供します。シリコン含有量の調整により、強度、延性、流動性を制御できます。
これらの合金は高強度と良好な機械加工性を提供しますが、耐食性は比較的劣ります。熱処理は通常、機械的特性を向上させます。
特に海洋環境での優れた耐食性が特徴です。より困難な鋳造特性のため、精密な加工が必要です。
高強度と硬度を提供しますが、これらの合金は鋳造性および耐食性が劣り、特殊な処理が必要になることがよくあります。
鋳造アルミニウム合金は、均質化、固溶化熱処理、焼入れ、焼戻しを含む様々な熱処理を受けます。一部の部品は、特に圧鋳用途で、熱処理なしで「鋳造-トリミング-出荷」(CTS)法を使用します。
アルミニウム合金は、鋼に次いで2番目に広く使用されている構造用金属であり、低密度、高い強度対重量比、優れた耐食性で評価されています。これらの特性により、航空宇宙、自動車、海洋、パワーエレクトロニクス用途に最適です。
選択的レーザー溶融(SLM)は、アルミニウム部品向けの有望な積層造形技術として登場しました。このプロセスは、微細なマイクロ構造と強化された機械的特性を持つ複雑な形状を可能にします。しかし、工業グレードの表面品質と寸法精度を達成するには、後処理が必要です。
製造業者は、4つの主要な鋳造方法から選択します。
アルミニウム鋳造業界は、様々な凝固処理や新しい合金組成を含む加工方法において顕著な進歩を遂げています。世界のアルミニウム生産量の約20%が鋳造用途に使用されており、アルミニウムの比較的低い融点と凝固時の大きな収縮(3.5%~8.5%)は、慎重な型設計を必要とします。
最も重要な鋳造アルミニウム系であるAl-Si合金は、単純な共晶相図を特徴としています。急速冷却または変質(ナトリウム化合物の添加)によるマイクロ構造の微細化は、機械的特性を大幅に向上させます。銅、マグネシウム、またはニッケルとの合金化は、エンジン部品などの要求の厳しい用途向けに、強度と高温性能を向上させます。