鋳造における冷却速度の影響は大きく、鋳造材料の組織や特性に直接的な影響を与えます。
鋳造における冷却速度の影響とは?7つの重要な洞察
1.高い冷却速度はより微細な組織をもたらす
A356やA357合金のようなアルミニウム合金鋳物の冷却速度が高くなると、二次デンドライトアーム間隔（SDAS）が小さくなり、共晶粒子が微細化された微細組織が得られます。
この微細組織は、鋳造材の延性と引張特性の向上につながる。
2.後加熱・冷却工程の影響
鋳造工程の冷却段階における冷却速度は、様々な要因によって影響を受ける。
その要因のひとつが後加熱・冷却工程である。鋳物を均一に再加熱し、保温効果のある材料で包み、できるだけゆっくりと冷却することが重要です。
急冷は鋳物内の熱勾配を増大させ、冷却が不均一になり、歪みや亀裂が生じる可能性があります。
3.さまざまな冷却段階
冷却段階では、蒸気相、沸騰相、対流相など、さまざまな冷却相が発生します。
冷却速度はこれらの段階で変化する可能性があり、これらの段階を制御することは、鋳造材に所望の特性を持たせるために極めて重要である。
オイルが熱効果により蒸気に変化する蒸気相は、気化潜熱の吸収により最も速い冷却をもたらす。
しかし、部品の周囲に蒸気シースが形成されることによる過度の断熱は、冷却速度の効率を低下させる。
対流相は、温度が低くなって蒸気相が消滅し、油の対流が平衡温度まで冷却を完了させるときに発生する。
4.不均一冷却
部品自体の断面の厚さが異なるため、部品の冷却は決して均一ではないことに注意することが重要である。
このような冷却の不均一性は、冷却段階で異なる時期にマルテンサイト変態を引き起こし、部品の膨張や歪みの原因となります。
Ms点(マルテンサイト開始温度)が異なる時期に交差することで、鋳造材に応力が発生し、歪みが生じる可能性がある。
5.溶接が冷却に及ぼす影響
溶接の場合、局所的な加熱によって膨張が制限されることがあり、その結果生じる応力は、加熱ゾーン（HZ）と鋳物本体の間の熱勾配に依存します。
溶接前に鋳物を予熱することで、熱勾配を最小限に抑え、溶接による引張応力を軽減することができます。
予熱が不可能な場合は、低温溶接プロセスおよび低融点溶接棒またはワイヤーを使用することで、応力および潜在的な割れを最小限に抑えることができます。
6.冷却段階制御の重要性
冷却段階を制御し、冷却中の熱勾配を最小化 することは、所望の特性を達成し、潜在的な歪み や割れを最小化するために重要である。
7.溶接における予熱
溶接時の予熱は、冷却段階での応力と潜在的な割れを軽減するのに役立ちます。
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