アルミニウム鍛造品の応力

アルミニウム鍛造品は、鍛造工程中に主に熱応力、相変化応力、収縮応力などのさまざまな応力が発生します。これらの応力はアルミ鍛造品の機械的性質や加工精度に悪影響を及ぼします。

‌ 熱応力 ‌: 熱応力は、鋳造品のさまざまな部分の異なる冷却速度によって引き起こされます。アルミニウム合金の鍛造プロセス中、鋳物のさまざまな部分が異なる速度で冷却され、その結果、薄肉には圧縮応力が、厚肉には引張応力が生じ、鋳物に残留応力が生じます。

相変化応力: 相変化応力は、冷却プロセス中のアルミニウム合金の相変化によって引き起こされる体積変化です。アルミニウム鋳物の壁厚が不均一であるため、さまざまな部品がさまざまなタイミングで相変化を起こし、その結果体積サイズが変化し、それによって相変化応力が発生します。

‌ 収縮応力 ‌: 収縮応力は、アルミニウム鋳物が収縮するときに金型とコアの障害によって生じる引張応力です。この応力は一時的なものであり、アルミ鋳物を開梱すると自然に消失しますが、開梱時間が不適切な場合、熱亀裂を引き起こす可能性があります。

ストレスを解消する方法
これらのストレスを解消するには、次のような方法が考えられます。

時効除去法：低温で時効処理を行うことにより、焼入れ後のアルミニウム合金板の残留応力を緩和・解放することができます。
機械延伸法：引張塑性永久変形を加えることで、引張応力と元々の焼入れ残留応力が重畳して塑性変形が生じ、残留応力が除去されます。
‌金型冷間プレス法‌：特殊な仕上げ金型で限定冷間成形を行うことにより、複雑な形状のアルミニウム合金金型鍛造品の残留応力を低減します。
熱処理: 加熱と冷却によってアルミニウム部品の結晶構造を変化させ、それによって物理的特性を変化させ、内部応力を除去します。
冷間加工: 機械的な力によってアルミニウム部品の形状と構造を変化させ、それによって内部応力を除去します。