アルミニウムは、投資鋳造で最も一般的に使用される金属の1つです。投資鋳造（失われたワックス鋳造）では、アルミニウムとその合金は、航空宇宙、自動車、エレクトロニクス、消費者製品で広く使用されています。
以下は、投資鋳造、一般的な合金、プロセスポイント、アプリケーションケースにおけるアルミニウム金属の重要な特性に関するスイジンの詳細な分析です。
I.投資鋳造におけるアルミニウム金属の利点
軽量：アルミニウム金属の密度は低く（約2.7 g\/cm³）、これは軽量部品の製造に適しています（航空構造部品、自動車エンジン部品など）。
急速な熱伝導を必要とするラジエーターや電子ハウジングなどのシナリオでは、高い熱伝導率と電気伝導率が使用されています。
アルミニウム表面は、大気腐食や化学腐食に良好な耐性を持つ密な酸化物膜（al₂o₃）を形成するのが簡単です。
良好な流動性、中程度の収縮（約{6-8％）、および良好な鋳造パフォーマンスは、複雑な薄壁のモールディングに適しています。
スクラップアルミニウムは、持続可能な開発のニーズに合わせて、100％リサイクルおよび再利用できます。
ii。投資鋳造のための一般的なアルミニウム合金
アルミニウムシリコンシステム（AL-SI）：最高の流動性、低収縮（A356、A357など）。
アルミニウム電力システム（AL-CU）：高強度ですが、誘導性が低い（2 01。0、204.0）。
アルミニウムマグネシウムシステム（Al-Mg）：強い腐食抵抗（514。0、52 0。0）。
アルミニウム亜鉛システム（AL-ZN）：自然な老化硬化（713。0など）。
iii。アルミニウム投資キャスティングプロセスの重要なポイント
融解と注ぐ
温度制御：アルミニウム液の温度は、通常、過熱および酸化包含を避けるために680-750程度です。
脱ガス処理：アルゴンを導入するか、回転式の脱糖器を使用して水素の毛穴を減らします（アルミニウム液は水素を吸収しやすいです）。
注ぐ速度：酸化物膜破裂のリスクを減らすには、高速充填が必要です。
カビとシェルのデザイン
シェル材料：シリカゾルまたはアルミノケイ酸塩セラミックスラリー、良好な温度安定性（焼結温度{900-1100程度）。
シェルの厚さ：複雑な部品には、強度と透過性のバランスを確保するために、多層コーティング（{1}}層）が必要です。
後処理
熱処理：T6治療（固形溶液 +人工老化）は、強度を大幅に改善します（357- T6強度は最大345 MPa）。
表面処理：耐摩耗性と美学を強化するための陽極酸化、サンドブラスト、または電気めっき。
IV。アルミニウム投資キャスティングのための課題とソリューション
1。酸化包含物（al₂o₃欠陥）
製錬および注入プロセス中、アルミニウム液は酸素と簡単に反応して酸化アルミニウム膜（al₂o₃）を形成し、鋳造内部に包含し、機械的特性と表面の品質が低下します。不活性ガス保護はその解決策です。製錬中、アルミニウム液体の表面を覆うためにアルゴンまたは窒素が導入されます（回転型脱ガッサー + AR混合ガスの使用など）。真空注入技術（真空学位）を使用します<10⁻² mbar) to completely isolate oxygen (such as aerospace precision castings). Add a NaCl-KCl composite flux layer to absorb oxides and form a protective barrier. Use a bottom pouring gate or a serpentine runner to reduce aluminum liquid turbulence (the probability of oxide film rupture is reduced by 50%).
2。収縮と収縮（凝固縮小欠陥）
アルミニウム合金の凝固収縮率は比較的高く（{6-8％）、厚くて大きな断面積は、収縮補償が不十分なため、内部ボイドになりやすいです。ライザーの位置は、シミュレーションソフトウェア（Procast\/Magmasoft）を通じて最適化して、厚い壁の領域が最後に固まることを確認できます。局所冷却を加速するために、ホットゾーンにグラファイト冷やした鉄を置きます（収縮量は40％減少します）。シェル内の酸化ジルコニウム冷却コーティングをスプレーします（冷却速度は2-3回数増加します）。トレースストロンチウム（SR）またはチタン（TI）を追加して穀物を改良します（356+0。02％SRなど、収縮率は30％減少します）。
3。熱亀裂（固化ストレス亀裂）
複雑な鋳物は、壁の厚さの違いにより不均一に冷却され、内部応力は材料の引張強度を超えます。 Suijinの解決策は、低ストレス合金を選択し、Al-Si合金（A357など）を使用することです。 7％のシリコン含有量は、亀裂抵抗を改善できます。シェル予熱温度は、冷却勾配を減らすために200度から450度に上昇します（亀裂速度は60％減少します）。ストレス集中を避けるために、構造を最適化し、丸い角の設計（3mm以下3mm以上）を使用し、薄厚の遷移ゾーンの勾配は15度以下です。キャストが砲撃されたら、{20-50 Hz機械的振動を適用して、残留応力を放出します（亀裂リスクは70％減少します）。
4。表面の粗さと寸法精度
The inner surface defects of the ceramic shell (such as slurry bubbles) are transmitted to the casting, affecting the accuracy (Ra>6.3μm）。 Suijinは、ナノスケールのシリカソル（粒子サイズを使用して、高精度のシェル準備を推奨しています<50nm) slurry, and the shell surface finish Ra<1.6μm. Using 3D printed ceramic shells (such as ExOne S-Max Flex), the resolution reaches 140μm and the dimensional error is ±0.1mm. Electrolytic polishing of castings (voltage 12V, time 5min), Ra can be reduced from 6.3μm to 0.8μm.
5.複雑な薄壁構造を形成するのは困難です
アルミニウム合金の流動性は良好ですが、壁の厚さがあるときに不完全な詰め物や冷たく閉じられる傾向があります<1mm. Low-pressure/vacuum assisted pouring is required, and the pressure is controlled at 0.5-1.2 bar, and the filling speed is increased by 30% (suitable for thin-walled parts of drone frames). Optimize the permeability of the shell, add 30% mullite fiber to the ceramic slurry, and the permeability is increased from 15 cm³/(min·cm²) to 45 cm³/(min·cm²). Ultra-fine treatment of alloys, so that electromagnetic stirring + ultrasonic vibration can jointly refine the grains (grain size is reduced from 200μm to 50μm), and the fluidity is increased by 25%.
V.将来の傾向
高強度の軽量合金の開発
耐摩耗性と高温性能を改善するためのナノ強化アルミニウムベースの複合材料（Al-SICなど）。
デジタルプロセスの最適化
AIベースの鋳造シミュレーションは、収縮を予測し、鋳造システムを自動的に最適化します。
グリーンキャスティングテクノロジー
バイオベースのバインダーを備えたセラミックシェル金型は、焙煎からの炭素排出量を減らします。
アルミニウム金属は、軽量、高い熱伝導率、優れた鋳造性能により、投資鋳造におけるハイエンド製造のコア材料となっています。合金の最適化（ALSI10MGなど）、プロセスイノベーション（真空鋳造）、および後処理強化（T6熱処理）を通じて、アルミニウム鋳物は航空宇宙、自動車、その他の分野の厳しい要件を満たすことができます。将来的には、新しい材料とデジタル技術の統合により、アルミニウムの投資鋳造により、効率と持続可能性がさらに向上します。