鋳造における冷却速度の影響は大きく、鋳造材料の微細構造と特性に直接的な影響を与えます。
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、共晶粒子が微細化する。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[3,4]。
鋳造プロセスの冷却段階における冷却速度は、様々な要因に影響される。要因の一つは、加熱後の冷却工程である。鋳物を均等に再加熱し、保温に役立つ材料で包んで部品をできるだけゆっくり冷却することが重要です。急速な冷却は鋳物内の熱勾配を増大させ、不均一な冷却や潜在的な歪みや割れを引き起こす可能性があります[8]。
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、鋳造材料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[8]。
部品自体の断面厚さが異なるため、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 の異なる時期にマルテンサイト変態を引き起こし、部 品の膨張や歪みをもたらす可能性がある。Ms点（マルテンサイト開始温度）が異なる時期に交わることで、鋳造材に応力が発生し、歪みが生じる可能性がある[8]。
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溶接ワイヤを使用することで、応力および潜在的な割れを最小限に抑えることができる[8]。
要約すると、鋳造中の冷却速度は、鋳造材の微細構 造、特性、潜在的な歪みや割れに大きな影響を及ぼ す可能性がある。アルミニウム合金鋳物の冷却速度を高くすることで、より微細な組織が得られ、延性と引張特性が改善される。冷却段階を制御し、冷却中の熱勾配を最 小化することは、望ましい特性を達成し、 潜在的な歪みや割れを最小限に抑えるために重 要である。溶接時の予熱は、冷却段階での応力や潜在的な割れを軽減するのに役立ちます。
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