群馬県立産業技術センター研究報告（２０１４） アルミニウム合金ダイカストにおける鋳巣欠陥の解析 矢澤 歩・加部 重好 Analysis of cavity defect in aluminum alloy die-casting Ayumu YAZAWA, Shigeyoshi KABE ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 ダ イ カ ス ト （ ADC12） は 、 鋳 巣 欠 陥 の 問 題 が あ げ ら れ る が 、 製 造 現 場では鋳巣を簡易に分類することは難しい。そこで、アルミニウム合金ダイカスト （ ADC12） の 鋳 巣 欠 陥 に つ い て 、 簡 易 に 分 類 す る こ と が 出 来 る 手 法 を 確 立 す る と と も に 、 鋳巣欠陥事例をまとめる取り組みを行った。 キ ー ワ ー ド ： ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 、 ADC12、 ダ イ カ ス ト 、 鋳 巣 The problem of a cavity defect is cited in aluminum alloy die -casting (ADC12). However, it is difficult to detect a cavity at the manufacturing field. In this report, we established a simple method for detecting the cavity, and summarized the various types of cavity defect in ADC12. Keywords: aluminum alloy, die-casting, cavity １ はじめに ダイカストは、溶解された金属を金型に 入れ高圧凝固させる鋳造方法であり、寸法 精度が高く、複雑な形状をした金属部品を 作り出すことが可能である。現在の日本の ダイカスト業界では、アルミニウム合金の ダ イ カ ス ト が 90％ 以 上 を 占 め て い る 。 更 に 、 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 の 中 で も ADC12が 90％ 以 上 も 占 め て い る こ と か ら 、 日 本 の ほ と ん ど の ダ イ カ ス ト は ADC12を 使 っ た ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 ダ イ カ ス ト で あ る 1) 。 こ の ADC12を 使 っ た ダ イ カ ス ト で は 、 鋳 造 欠陥（特に鋳巣）の問題があげられる。こ の鋳巣欠陥には、凝固収縮によって生じる 『ひけ巣』の他に、ガスや酸化物などを巻 き込んだ『巻き込み巣』があり、巣の生成 過程によって分類される。この鋳巣の分類 ができれば、生成過程を推測して不良対策 法案を検討することが可能であると考えら れる。 応用機械係 しかしながら、製造現場では鋳巣を分類 する方法が理解されていないことがあり、 かつ資料も不足している。また、群馬産業 技術センターにおいてもアルミニウム合金 ダイカスの鋳巣を分類するノウハウが乏し いため、簡易に分類することができないの が現状である。 そこで、本研究では、アルミニウム合金 ダ イ カ ス ト （ ADC12） の 鋳 巣 に つ い て 調 査し、鋳巣欠陥を分類することが出来る手 法を確立するとともに、鋳巣欠陥事例をま とめ、製造現場レベルで不良対策の検討が 行えるようにすることを目的とする。 ２ 実験方法 ２．１ サンプル 本研究では、ダイカスト製造現場で鋳巣 欠陥で不良と判定された量産品をサンプル と し た 。 材 質 は ADC12相 当 材 で あ る 。 ２．２ 外観観察 外観観察は、目視および汎用のデジタル カメラで行った。欠陥がサンプルのどのよ うな位置にあるか（例えばゲートからの距 離や肉厚の変化など）に留意して観察した。 ２．３ 拡大観察（低倍率） 拡大観察（低倍率）は、実体顕微鏡（ニ コ ン 製 SMZ1500） お よ び デ ジ タ ル マ イ ク ロ ス コ ー プ （ キ ー エ ン ス 製 VHX500） を 用 い て 行 っ た 。 最 大 100倍 程 度 ま で拡大し、欠陥の大きさ、内壁の状態、色、 数量などに留意して観察した。 ２．４ 拡大観察（高倍率） 拡大観察（高倍率）は、走査型電子顕微 鏡 （ 日 本 電 子 製 JSM-6700F） を 用 い て 行った。欠陥部内面の表面状態を確認する ことを主眼に観察した。 ２．５ 欠陥近傍の成分分析 欠陥および欠陥近傍の成分分析は、電子 プ ロ ー ブ X線 マ イ ク ロ ア ナ ラ イ ザ （ 島 津 製 作 所 製 EPMA-1600） を 用 い て 行 っ た 。 ADC12に 含 ま れ な い 元 素 の 検 出 有 無 に 着 眼して分析した。 ２．６ 金属組織観察 サ ン プ ル を 直 径 32mmの 埋 込 型 に 入 る 大 きさに切断後、サンプルを二液硬化型のエ ポキシ樹脂で包埋した。エポキシ樹脂で包 埋したサンプルを、研磨機（ビューラー製 ECOMET3） を 用 い て 鏡 面 研 磨 し た 。 研 磨 面を、倒立型金属顕微鏡（オリンパス製 GX71） を 用 い て 金 属 組 織 観 察 を 行 っ た 。 欠陥部および周辺の金属組織の状態を確認 することを主眼に観察した。 ３ 写真1 拡大観察（低倍率）の結果例 写真2 拡大観察（高倍率）の結果例 欠陥の調査結果および欠陥の推定 結 果 の 一 例 を 写 真 1～ 3に 示 す 。 こ れ ら の得られた結果から、総合的に考察し、調 査した全サンプルの欠陥を推定した。今回 調査したサンプルの欠陥は、①ひけ巣、② ひけ巣（すみひけ巣）、③巻き込み（凝固 塊（破断チル層含む）、④巻き込み（初期 凝固片）、⑤巻き込み（湯玉（急冷凝固 粒 ） ） 、 ⑥ 湯 境 の 6つ 大 別 す る こ と が で き た 。 な お 、 写 真 1～ 3は 、 ひ け 巣 （ す み ひ け巣）と推定した事例である。 写真3 金属組織観察の結果例 ４ 欠陥事例集および簡易調査 マニュアルの作成 今 回 調 査 し た 欠 陥 は 、 大 別 す る と 6つ に な る こ と か ら 、 こ れ ら 6つ の 欠 陥 が 発 生 し 図1 ないようにするための対策案を盛り込んだ 欠陥事例集を作成した。また、今回の鋳巣 欠陥を調査した調査方法について、簡単に まとめた簡易調査マニュアルも併せて作成 した。 欠陥事例集 例 図2 簡易調査マニュアル 文 ５ まとめ 本 研 究 で 得 ら れ た 成 果 は 、 以 下 の 2点 で ある。 (1) 鋳 巣 欠 陥 が あ る サ ン プ ル （ 量 産 品 ） に ついて、表面・断面観察、欠陥周辺の 成分分析を行うことで、鋳巣欠陥を分 類できるようになった。 (2) 本 研 究 で 得 ら れ た 結 果 か ら 、 ア ル ミ ニ ウ ム 合 金 ダ イ カ ス ト （ ADC12） の 鋳 巣 欠陥調査の簡易マニュアルと、鋳巣欠 陥事例をまとめることができた。 謝 本研究において いた、元㈱ミツバ し上げます。 献 辞 貴重な御助言をいただ 平方篤 氏に感謝を申 １）日本ダイカスト協会：ダイカストって 何 ？ － DIE CASTING－ 、 19（ 2003） 参考文献 １）日本鋳造工学会ダイカスト研究部会： ダイカストの鋳造欠陥・不良及び対策 事 例 集 （ 2000） ２）日本鋳造工学会：鋳造欠陥とその対策 （ 2007） ３）日本ダイカスト工業共同組合：ダイカ スト欠陥事例と組織写真 改訂増補版 （ 2011）
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