鋳造解析


弊社では鋳造のソリューションエンジニアリング業務を行うにあたり、クオリカ株式会社殿のJS-CAST等を使って、流動解析・凝固解析を行っています。
解析業務の一例をご紹介します。


■使用ソフト
   JS-CAST、アドステファン等

■用途
   鋳造設備の熱設計支援
   給湯湯流れ条件最適化
   鋳造方案および冷却
   型熱設計
   鋳造条件
   鋳造品品質
   生産性条件
   不良率改善

低圧鋳造の解析例



上図のように製品鋳造条件だけでなく、金型、中子型、ストーク、保持炉等にも、JS-CASTの充填解析、凝固解析の機能を活用し、アルミニウム用低圧鋳造機の鋳造性向上に役立てている。


低圧鋳造の解析例




JS-CASTでの湯口方案解析をADSTEFANによる層流限界流速解析を行うことで、1ゲートで生産性のより鋳造条件を見つけることができました。




低圧鋳造の解析例





JS-CASTの高速計算を利用し、複数条件を組み合わせて解析を行い、指向性凝固の最適化設計を行った例です。大型の鋳造品で、凝固条件と充填条件がアルミ低圧鋳造の限界値に近く、鋳造条件に非常に精密な管理を要する製品です。製品は大型モータの回転子に使用。


低圧鋳造の解析例



シリンダーヘッドの不良率の多い部分である、湯口からの押し湯効果がとぎれ、閉塞凝固になることころが見られる。




ヘッドボルトボス部、バルブガイドボス部に引け巣が発生する可能性が高い部分が確認される。

■不良対策

1.湯口側、反湯口側の温度勾配を設けることによって、指向性凝固を狙う。

   冷却追加前                   冷却追加後


  ランナー保温540℃              ランナー保温650℃

2.形状変更によって押湯効果を狙う

    リブ追加前                   リブ追加後


  ゲート高さ上げ前               ゲート高さ上げ後


冷却追加、ランナー保温、ゲート高さ上げによって不良は改善されたことがわかる。

湯流れでも違いが見られる、ゲートからランナーへ湯が流れるとき、ランナー部の熱量により、湯先が一時的に下がる現象が見られ、スムーズな湯流れにならない。ランナーを保温することにより、それは改善される。

■まとめ
解析の傾向から、下記のような不良対策が考えられる。
1.反湯口側の冷却効果で温度勾配を大きくし、ヘッドボルトボスを射抜きピン等で冷却強化する。
2.ゲートからの押し湯効果がランナー部で阻害されるのでランナースリーブ、バーナー等で保温する。
3.サイドゲートの高さをミドルデッキ高さまで上げることにより、押し湯供給の道を作る。


低圧鋳造の解析例



図のように、JS-CASTの傾動鋳造の充填解析機能を利用し、給湯漏斗や型内の充填解析を行い、結果より傾動式鋳造機の傾動側を設定をおこなう。

具体的には、下記のような用途に利用できる。
1.漏斗内の溶湯挙動を解析し、酸化物巻き込みを防止する
2.型の押し湯方案を凝固解析で決定
3.冷却速度機能を利用して、DAS2分布を予測し、鋳造組織の評価に利用できる
4.最終凝固部に冷却曲線プロット設定を行うことで、取り出し可能温度までの凝固解析を行い、冷却曲線より試作鋳造での凝固時間を推測し、鋳造機の凝固タイマー設定をいくらにすればよいか、試作鋳造前に計算できる。


低圧鋳造の解析例



JS-CASTの冷却速度機能を利用し、α層析出後の577度の時点での冷却速度より求めたDAS2分布より、自動車メーカー殿提示の素材スペックを満足させた。

低圧鋳造の解析例


T6熱処理の溶体化後のクエンチング時の熱解析を行っています。


金型設計製作・鋳造トライ

弊社では提携金型メーカーと協力し、金型設計製作に関しましてもご協力させていただきます。ご希望に応じて、鋳造金型トライまで行ってから納入させて頂きます。詳細は下のフロー図をクリックしてください。




お知らせ

大阪技研では低圧鋳造機をはじめとした、アルミニウム鋳造設備の製造販売を行っています。

また、アルミニウム鋳造技術の開発経験を生かし、各種鋳造エンジニアリング業務も承ります。



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