多くの技術図面では、材料欄には単に「アルミニウム」と記載されているか、6061のような展伸材種が指定されています。しかし、鋳造の段階に入ると、すべてのアルミニウムが鋳造品に使用できるわけではないことが明らかになります。合金がうまく鋳造できるかどうかは、特定の アルミ鋳造グレード は、金型充填、収縮抑制、凝固挙動のために設計されている。これらのグレードを理解することは、欠陥リスク、生産性、可能な熱処理オプションを評価するための基本である。
6061/7075のような一般的な展伸材との違い、鋳造材種がどのように合金系に分類されるか、どの材種が産業界で広く使用されているか、世界中の様々な規格でどのように命名体系が異なるかなどです。
アルミニウム鋳造の等級とは？
アルミニウム鋳造用材種は、機械加工や押出成形ではなく、鋳造加工用に特別に調合された合金である。その組成は最終的な強度ではなく、流動性、収縮特性、熱間割れに対する耐性、凝固組織の安定性を主な目的として設計されている。これらの合金は通常、シリコン、銅、マグネシウム、または鋳造性を向上させ、必要な場合に熱処理を可能にするその他の元素を含んでいる。
馴染みのある5xxx/6xxxシリーズ命名法を使用する鍛造アルミニウムとは異なり、鋳造合金は1xx-9xxシステムを使用して分類されます。各カテゴリは、アルミニウム-シリコン、アルミニウム-銅、アルミニウム-マグネシウムのような明確な合金ファミリーを示します。合金システムを理解することは、個々の等級番号を覚えることよりも重要です。
鋳造合金とアルミニウム展伸材との違い
多くのエンジニアがよく目にする6061、5052、7075といったアルミニウムの等級は、次のようなものである。 鍛造アルミニウム合金つまり、押出、圧延、鍛造用に最適化されている。その合金設計は、塑性変形、溶接性、成形性、押出速度に重点を置いている。
鋳造用合金は異なる論理に従う。その配合は、複雑な鋳型への充填、凝固収縮の制御、気孔率の管理、熱間クラックの抑制、鋳型材料との相互作用を優先する。紙の上では強そうに見える展伸合金は、鋳造すると割れたり、過度に収縮したり、ガスを閉じ込めたりすることがあります。同様に、多くの鋳造合金は、その組成が変形加工に適さないため、展伸製品に成形することができない。
要するにだ：
- 錬合金 は "形成される "ように設計されている。
- 鋳造用合金 は "注いで効率よく固まる "ように設計されている。
この違いを理解することで、機械的特性だけを理由に6061を鋳造しようとするような、よくある間違いを防ぐことができます。
アルミ鋳造部品の利点
鋳造にアルミニウムを使用すると、合金システムと鋳造プロセス自体の両方から得られる明確な利点があります。鋳造アルミニウムは、複雑で軽量な形状を金型から直接形成できるため、鋼や鍛造アルミニウムに必要な多くの機械加工作業が不要になります。内部チャンネル、薄い壁、リブ、統合された取り付けポイントなどの特徴は、別々の部品として追加するのではなく、ニアネットシェイプの一部として凝固させることができます。
アルミニウム鋳物の表面テクスチャのクローズアップ
アルミニウム鋳造合金はまた、低い凝固収縮を示し、特にシリコンリッチなグレードは、熱間引裂を低減し、薄肉部でのより厳しい寸法制御を可能にします。耐食性に優れ、熱処理が可能なため、ハウジング、ブラケット、構造部品などの工業部品としての用途がさらに広がります。
つまり、アルミニウム鋳造は、軽量、ニアネットシェイプ成形、寸法安定性、耐腐食性という、他の金属システムでは単一工程で達成することが困難な特性を兼ね備えているのです。
アルミニウム鋳造合金の分類（100-900シリーズ）
鋳造アルミニウム合金は100～900の数値分類を使用し、それぞれが異なる合金系を表す。その中で、300/400アルミニウム-シリコン合金は工業鋳造の主流です。200アルミニウム-銅シリーズと500アルミニウム-マグネシウムシリーズは、特定の性能ニーズに対応しています。
100シリーズ純アルミニウム
これらの合金はアルミニウム含有量が非常に高く、添加物はわずかである。耐食性と導電性はあるが、強度は低く、鋳造性は限られている。構造部品というよりは、特殊な用途に使用される。
200シリーズアルミニウム銅合金
これらの合金は熱処理によって大幅に強化でき、構造部品や耐荷重部品に使われる。しかし、銅の含有量は耐食性を低下させるため、多湿や塩化物の多い環境では保護コーティングが必要になることが多い。熱亀裂や熱処理に対する感受性が高いため、これらの合金の使用には一般的に経験豊かな工程管理が必要となります。
300/400シリーズアルミニウム-シリコン合金
これはアルミニウム鋳造にとって最も重要なカテゴリーである。シリコンは流動性を大幅に高め、収縮率を低下させるため、複雑な薄肉形状を可能にする。A356、A413、A380、ADC12などの広く使用されているグレードがこのファミリーに属します。これらの鋼種は、重力鋳造、低圧鋳造、砂型鋳造、加圧ダイカストにおいて、鋳造性、コスト、機械的特性のバランスがとれている。
500シリーズアルミニウム・マグネシウム合金
これらの合金は、特に海洋や屋外環境において優れた耐食性を提供する。マグネシウムは適度な強化に寄与するが、これらの合金は高温割れの傾向が強く、工程管理が重要になる。鋳造窓はアルミニウム-シリコン系よりも狭い。
700 / 800 シリーズ特殊合金
広く認知されている7xxx展伸材とは異なり、700/800鋳造合金の工業用途は限られている。700/800合金は特殊な用途にのみ使用され、従来の鋳造製品の多くはアルミニウム-シリコン系、アルミニウム-銅系、アルミニウム-マグネシウム系に依存しています。
業界における一般的なアルミニウム鋳造グレード
実用的なエンジニアリングでは、ほとんどの商業用部品や工業用部品は数種類の鋳造品種でまかなわれています。以下は、性能比較なしで広く使用されている合金の簡単な例です。
A356 (AlSi7Mg)
A356は重力鋳造、低圧鋳造、砂型鋳造に広く使用されている。シリコンは鋳造性を向上させ、マグネシウムはT6熱処理を可能にします。T6熱処理後、A356は強い耐疲労性とバランスの取れた強度を達成し、自動車サスペンション部品、ポンプやバルブハウジング、構造機械部品に適しています。
ADC12（A383ファミリー）
ADC12は最も一般的なダイカスト合金です。優れた流動性で知られ、薄くて複雑なキャビティを高速で充填し、大量生産に適しています。モーターハウジング、ギヤボックスカバー、消費者製品のハウジング、電子構造などに広く使用されています。ADC12は、高圧ダイカスト鋳造の気孔特性により、一般的に高強度熱処理では使用されません。
AlSi10Mg
優れた寸法安定性と表面品質で知られるAlSi10Mgは、精密鋳造品や金属積層造形（3Dプリンティング）で一般的です。適切な熱処理を施すことで、航空宇宙用ブラケット、機能的ハウジング、幾何学的精度を必要とする軽量構造物にバランスの取れた強度と延性を提供します。
鋳造グレードと鋳造プロセスの関係
同じ合金でも、鋳造プロセスによって挙動が異なる場合がある。充填速度、冷却速度、加圧、鋳型の特性はすべて、収縮欠陥、ポロシティ、高温割れに影響する。
高圧ダイカストでは、ADC12やA380のような流動性の高いアルミニウム・シリコン合金が好まれます。低圧鋳造や重力鋳造では、そのT6能力とより均一な微細構造により、A356を使用することが多い。砂型鋳造では、A356やAlSi10Mgのような、ガス感受性が低く、収縮挙動が制御された合金が必要とされる。
鋳造の成功は、材料の凝固挙動を適切なプロセスウィンドウに適合させることによって達成されます。
国際的なネーミングと呼称の違い
国によって鋳造合金の命名法は異なります。同じ合金ファミリーでも、米国ではA356、欧州ではEN AC-42100、日本ではADC12と表記されます。名称は異なりますが、基本的な化学的性質と性能範囲は通常同等です。名称だけでなく、化学的性質によって規格を相互参照することは、国際的な調達を行う際の標準的なエンジニアリング手法です。
見慣れない呼称に遭遇した場合、エンジニアは、純粋に呼称に基づいて同等性を仮定するのではなく、合金システム、支配的要素、および適用される規格を確認する必要があります。
要約：システムを理解することが最も重要
アルミニウム鋳造等級は単なる数字ではなく、鋳造性、凝固挙動、プロセス適合性を中心に構築された材料システムです。実際には、アルミニウム-シリコン合金がほとんどの用途を支配し、アルミニウム-銅合金やアルミニウム-マグネシウム合金は、特定の構造的ニーズや腐食主導のニーズに対応します。合金システムとプロセスの相互作用を理解することは、等級コードを覚えることよりも価値があります。
鋳造の設計や合金のオプションを評価する場合は、お気軽にお問い合わせください。 図面を共有し、当社のエンジニアリングチームにお任せください。 材料やプロセスに関する提案も行っています。
