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1. 導入
鋳造アルミニウムと鋳鉄は、業界で最も広く使用されている鋳造材料の 2 つです。.
どちらも複雑なネットシェイプコンポーネントを生成するルートを提供します, しかし、それらは密度が根本的に異なります, 剛性, 強度モード, 熱挙動, 鋳造方法, 耐食性とライフサイクルコスト.
どちらを選択するかは重量とのトレードオフになります, 剛性, 耐摩耗性, 加工性, コストと動作環境.
この記事では、技術的な観点から 2 つを比較し、実用的なデータと選択のガイダンスを提供します。.
2. 鋳造アルミニウムとは?
鋳造アルミニウム 溶解したアルミニウムを流し込んで製造される部品を指します (またはアルミニウム合金) 金型に流し込み、最終または最終に近い形状に固化させます。.
アルミニウムは融点が比較的低いため、, 合金化した状態での良好な流動性, そして密度が低い, 鋳造アルミニウムは、複雑な形状の場合に推奨される選択肢です。, 軽量, 熱伝導率や耐食性が重要.
アルミニウムの鋳造ルートには高圧ダイカストも含まれます, 低圧重力永久鋳型鋳造, 砂鋳造, そして投資 (失われたワックス) 鋳造; 各ルートでは壁の厚さの制限が異なります, 表面仕上げ, 寸法精度と機械的特性.
特徴
- 軽量: 密度 ≈ 2.6–2.8 g/cm3 (通常 2.70 g/cm³).
- 低弾性率: ヤング率 ≈ 69–72GPa (≈ 69 一般的なGPa).
- 良好な熱伝導率: 合金はさまざまですが、多くの場合 100–200W・m⁻¹・K⁻¹; 純粋なアルミニウムは ~237 W・m⁻¹・K⁻¹.
- 良好な腐食抵抗: 安定した酸化皮膜を形成します; 陽極酸化またはコーティングにより動作が改善されました.
- 延性破壊挙動: 多くの鋳造 Al 合金は適度に延性があります (合金と熱処理に応じて).
- 機械加工が容易: 比較的低い切削抵抗と多くの合金に対する良好な機械加工性.
- リサイクル可能: アルミニウムは、一次生産に比べて再溶解にかかるエネルギーが比較的低く、リサイクル性が高い.
一般的なアルミニウム合金 (典型的なキャスト家族)
| 合金族 (典型的な名前) | 代表的なグレード / 商号 | 主要な合金元素 (wt％) | 熱処理可能? | 典型的なアプリケーション |
| al-はい (汎用) | A356 / AlSi7 | ≈ 6 ～ 8; Mg ≈ 0.2 ～ 0.5 | 頻繁 (T6 利用可能) | 構造ハウジング, ポンプボディ, 一般的な自動車鋳物 |
| Al-Si-Mg (構造, 熱処理可能) | A356-T6, A357 | そして ≈ 6 ～ 7; Mg ≈ 0.3 ～ 0.6 | はい (T5/T6) | サスペンションコンポーネント, ホイール, トランスミッションハウジング |
| Al-Si-Cuのダイカスト / al-はい | A380, ADC12, A383 | そして、≈ 8–13; Cu ≈ 1 ～ 4; Fe制御 | 限定 (ほとんどがキャストのままか半熟成状態) | 薄肉ハウジング, コネクタ, 民生用エンクロージャ |
al -andi (エンジン & エレベーテッド T 合金) |
合金 319 | そして〜6〜8; 銅 ~3–4; マグネシウム小 | はい (解決 + エージング) | シリンダーヘッド, ピストン (ライナー付き), エンジンハードウェア |
| 高Si / 過共晶合金 | al-はい (10-20% はい) | そして10-20; 微量のMg/Cu | 幾分 (限定) | ピストン, 摩耗面, 低膨張部品 |
| Al-Si-Sn / 軸受合金 | Al-Si-Sn ベアリングのバリエーション | モデレートしてください; sn (±鉛) 固体潤滑剤として | 通常はいいえ (柔らかいキャストそのままの状態) | すべり軸受, ブッシング, 滑り面 |
| 特殊高強度鋳造Al | Al-Zn-Mg バリアント (限定キャスト使用) | Zn, mg, 少量のCu添加 | はい (時効硬化可能) | 高強度構造部品 (ニッチ/航空宇宙) |
3. 鋳鉄とは?
鋳鉄 溶融金属を型に注ぎ、凝固させることによって製造される鉄と炭素の合金の一種です.
鋳鉄と鋼の違いは、その相対的な性質です。 炭素含有量が高い (通常 >2.0 wt％c) そしての存在 黒鉛質炭素 鋳放しの微細構造内.
炭素は通常グラファイトとして発生します (いくつかの形態で) または炭化鉄として (セメンタイト) 合金の化学的性質と凝固条件に応じて.
そのグラファイトとそれを取り囲むマトリックスが機械的動作を制御します, 各種鋳鉄の被削性と適用範囲.
鋳鉄は重金属の主力製品です, 経済的に大型または複雑な形状に鋳造できるため、耐摩耗性と振動に敏感な用途に適しています。, 優れたダンピングを提供します, 化学および鋳造後の熱処理を通じてカスタマイズ可能 (例えば。, 東部の抑制) 幅広い物件に.
重要な機能
- グラファイトの形態が特性を制御する. 形状, 黒鉛のサイズと分布 (フレーク, 回転楕円体の, 圧縮された) 引張延性を支配する, タフネス, 剛性と機械加工性:
-
- 薄片状の (グレー) 黒鉛 良好な機械加工性と減衰性が得られますが、引張強度とノッチ感度は低くなります。.
- スフェロイド (結節性/延性) 黒鉛 はるかに高い引張強度と延性が得られます.
- 圧縮黒鉛 (CGI) 中間 - 良好な減衰を維持しながら、ねずみ鋳鉄よりも優れた強度と熱疲労耐性.
- 優れた振動減衰. グラファイトノジュール/フレークは弾性波の伝播を妨げます, そのため、工作機械のフレームには鋳鉄が好まれます。, ダンピングにより騒音と振動を抑制するエンジンブロックとハウジング.
- 優れた圧縮強度と耐摩耗性. 特にパーライトアイアンやホワイトアイアンでは; 耐久性の高いベアリングに適しています, ローラーと摩耗部品.
- 緊張状態では比較的脆い (いくつかの成績). ねずみ鋳鉄はノッチに敏感で、伸びが低い; ダクタイル鋳鉄は靭性を大幅に向上させますが、鋼とは異なる挙動を示します。.
- 大型・複雑な鋳物に経済的. 砂型鋳造とシェルモールディングは定評があります; 収縮, 供給と方向性凝固は標準の鋳造技術で管理されます.
- 固化後処理による広い設計範囲. 熱処理により (正規化, アニール, 東部の抑制) と合金 (で, cr, MO),
鋳鉄は、非常に耐摩耗性のグレードから強靭な構造グレードまでカスタマイズ可能 (例えば。, ADI - オーステンパダクタイル鋳鉄). - 多くのグレードで優れた熱安定性. 一部の鋳鉄は、高温下でもアルミニウム合金よりも優れた寸法安定性と強度を維持します。.
一般的な鋳鉄タイプ
以下は主要な鋳鉄系の実際的な概要です。, 典型的な化学の傾向, 微細構造と代表的な性質 / アプリケーション.
| タイプ | 代表的な構成 (約. wt％) | 主要な微細構造の特徴 | 代表的な機械的動作 | 典型的なアプリケーション |
| 灰色の鋳鉄 (GJL / ASTM A48に準拠して分類) | C ~3.0–3.8; 〜1.5 ～ 3.0; Mn≦0.5; s & P 制御 | グラファイトフレーク フェライト/パーライト マトリックス内 | 広範囲の引張強さ ～150～350MPa (クラスによって異なります); 伸びが少ない (<1–3％); 優れた減衰; 適度な硬さ | エンジンブロック, ブレーキドラム, ポンプハウジング, 機械ベース |
| 公爵 (結節) 鉄 (GJS / ASTM A536) | C ~3.2 ～ 3.8; 〜1.8 ～ 2.8; Mg ~0.03～0.06 (結節化), トレースCe/RE | 球状黒鉛塊 フェライト/パーライト | 高い引張強度と延性; のような一般的なグレード 60–40–18 (60 UTSアクション ≈ 414 MPA, 40 ksi YS ≈ 276 MPA, 18% 伸長) | ギアハウジング, クランクシャフト, 安全性が重要な構造用鋳物 |
| 圧縮されたグラファイト鉄 (CGI) (GJV) | C ~3.2～3.6; 〜1.8 ～ 2.6; 微量マグネシウム/RE | コンパクト (バーミキュラ) 黒鉛 — フレークと回転楕円体の中間 | ねずみ鋳鉄よりも優れた引張強度と熱疲労耐性, 優れた減衰力を備えた; 中距離のUTS | ディーゼルエンジンブロック, 排気コンポーネント, 頑丈なシリンダーブロック |
| 白鉄 | C ～2.6～3.6; シロー (<1.0); 高い冷却速度 | セメンタイト / レデブライト (炭化物) — 実質的にグラファイトを使用しない | 非常に高い硬度 (多くの場合HB数百), 優れた耐摩耗性; 低靭性 | クラッシャー, プレートを着用してください, ショットブラストライナー, 過酷な摩耗環境 |
可鍛鉄 |
初期白鉄組成; 熱処理 | その後、白鉄として鋳造されます アニール 炭素を不規則な凝集体に焼き戻す (焼き戻しカーボン) | 改善された延性/靭性を組み合わせます. 灰色の鉄; 中程度の強さ | 延性を必要とする小型鋳物 (フィッティング, ブラケット) |
| オーステンペンした延性鉄 (アディ) | ダクタイル鋳鉄ベース + 制御されたオーステンパ熱処理 | オースフェライト母材中の球状黒鉛 (ベイニティックフェライト + 安定化オーステナイト) | 優れた強度対延性比: UTSから ～600～ >1000 MPA 有用な伸びを備えた (3–10%（グレードに応じて）); 優れた疲労抵抗 | 高性能ドライブトレイン, サスペンションコンポーネント, 重機 |
| 合金鋳鉄 (例えば。, ニッケルレジスト, 高Crアイアン) | 顕著なNiを含む塩基, cr, Mo添加物 | 熱/腐食に耐えるように調整されたマトリックス; グラファイトが存在するか抑制される可能性があります | 特殊な耐食性・耐酸化性, または高温強度 | 腐食性流体用ポンプ部品, バルブボディ, 高温摩耗部品 |
4. 機械的特性の比較
数値は現実的なものとして示されています, 鋳造工場レベル 典型的な範囲 (最小値/最大値は保証されません) 実際の値は正確な化学反応に大きく依存するため, キャスティングルート, セクションサイズ, 熱処理.
典型的な機械的特性の範囲 — 代表的な鋳造アルミニウムと鋳鉄のグレード
| 材料 / 学年 (代表的な呼称) | 密度 (g・cm⁻³) | ヤング率 (GPA) | 抗張力, UTS (MPA) | 降伏強度 (MPA) | 伸長 (a, %) | 硬度 (ブリネル, HB) | 典型的なアプリケーション |
| A356-T6 (Al-Si-Mg, 熱処理された鋳造アルミニウム) | 2.68–2.72 | 68–72 | 200 - 320 | 150 - 260 | 5 - 12 | 60 - 110 | 構造ハウジング, ホイールハブ, トランスミッションハウジング |
| A380 / ADC12 (一般的なダイカスト Al-Si 系, as-cast) | 2.70–2.78 | 68–72 | 160 - 280 | 100 - 220 | 1 - 6 | 70 - 130 | 薄肉ハウジング, 消費者向け部品, コネクタ (キャスティングダイ) |
| 過共晶Al-Si (ピストン / 低膨張合金) | 2.70–2.78 | 68–72 | 150 - 260 | 100 - 220 | 1 - 6 | 80 - 140 | ピストン, スライドコンポーネント, 低膨張部品 |
| 灰色の鋳鉄 (典型的な ASTM A48 クラス 30) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈207 (≈30 ksi) | - (明確な収量がない) | <1 - 3 | 140 - 260 | エンジンブロック, マシンフレーム, ブレーキドラム |
| 灰色の鋳鉄 (ASTM A48 クラス 40) | 6.9–7.3 | 100–140 | ≈276 (≈40 ksi) | - | <1 - 3 | 160 - 260 | より頑丈なハウジング, ポンプボディ |
| 公爵 (結節) 鉄 — 60–40–18 (ASTM A536) | 7.0–7.3 | 160–180 | ≈414 (60 KSI) | ≈276 (40 KSI) | 〜18 | 160 - 260 | ギアハウジング, クランクコンポーネント, 構造鋳物 |
| 圧縮されたグラファイト鉄 (CGI) (典型的な範囲) | 7.0–7.3 | 140–170 | 350 - 500 | 200 - 380 | 2 - 8 | 180 - 300 | ディーゼルエンジンブロック, 排気コンポーネント (高い熱疲労耐性) |
| 白 / 高Cr摩耗鉄 (摩耗グレード) | 7.0–7.3 | 160–200 | 低張力 / 脆い | - | <1 - 2 | >300 - 700 | クラッシャー, ライナーを着用する, ショットブラストコンポーネント |
5. 熱および鋳造プロセスに関する考慮事項
溶融および凝固挙動
- 融点 / 液体: アルミニウム合金は溶けます 〜550〜650°C 範囲 (純アルミニウム 660.3 °C).
鋳鉄は高温で凝固します (~1150 ～ 1250 °C (組成に応じて異なる)) 組成と冷却速度に基づいてグラファイトまたはセメンタイトを形成します. - 熱伝導率: アルミニウム合金は通常熱を伝導します 大幅に良くなった 鋳鉄よりも (多くの場合 2 ～ 4 倍高い), 金型の冷却に影響を与える, 凝固速度と冷却挙動.
- 凝固収縮: アルミニウム合金の典型的な線形収縮 ~1.3-1.6%; ねずみ鋳鉄の収縮が小さい (〜0.5–1.0％), マイクロですが- およびマクロ収縮は切片の厚さと送りに依存します.
鋳造方法 & 典型的な使用法
- キャスト アルミニウム: 一般的に生産されるのは キャスティングダイ (高圧), 永久型, 低圧, そして 砂鋳造.
ダイカストによる優れた表面仕上げと薄肉化能力; 砂型鋳造ハンドル大, 重い, または工具コストが低い複雑な部品. - 鋳鉄: 通常 砂鋳造 (緑の砂, シェル) そして 紛失/シェル 複雑な形状の場合.
ダクタイル鋳鉄鋳物は一般的に砂型鋳造されます。. 鋳鉄は大きな断面や重い鋳物によく耐えます.
寸法公差 & 表面仕上げ
- アルミダイカスト: 鋳造ルートの最高の寸法性能 - 多くの寸法で標準公差は ±0.1 ～ 0.5 mm の範囲 (サイズによって異なります), 表面仕上げRaが多い 0.8–3.2 µm as-cast.
- 永久成形アルミニウム: 公差 ±0.25 ～ 1.0 mm, 砂型鋳造よりも優れた表面仕上げ.
- 砂型鋳鉄: より粗い公差, 通常、サイズと仕上げに応じて ±0.5 ～ 3.0 mm; 表面仕上げが粗い, よくラー 6–25 µm 機械加工されない限り鋳造のまま.
- 壁厚能力: アルミダイカストは薄い壁を作ることができます (<2 mm) 経済的に;
鋳鉄は通常、欠陥を回避し、供給収縮を防ぐために厚い部分を必要とします。, ただし、最新の成形では小さな部品に対して適度な薄さを実現できます。.
被削性と二次加工
- アルミニウム より高い速度とより低い力で簡単に機械を加工できます; 工具寿命は良好です; ダイカスト部品の加工代は控えめです.
- 鋳鉄 加工方法が異なります - ねずみ鋳鉄は、黒鉛がチップブレーカーおよび潤滑剤として機能するため、比較的加工が容易です;
ダクタイル鋳鉄はより硬く、異なる工具が必要です; 鋳鉄の切断では切りくずが脆くなることが多く、適切な工具グレードが必要です.
6. 耐食性と使用環境
- 鋳造アルミニウム: 安定した酸化皮膜により自然に耐食性がある; 大気中でうまく機能する, 適切な合金/コーティングが選択されている場合、軽度の腐食性および海洋環境.
陽極酸化処理と塗装システムにより、表面の耐久性と外観がさらに向上します。. - 鋳鉄: 錆びやすい鉄素材 (酸化) 湿った環境で; 保護コーティングが必要です (塗料, メッキ), 耐食性のための陰極防食または合金化.
一部のアプリケーションで (エンジンブロック), 鋳鉄は耐油性と管理された環境により許容範囲内の性能を発揮します. - 高温性能: 鋳鉄 (特に灰色で延性がある) 高温下でもアルミニウムよりも優れた強度を維持します.
アルミニウムの強度は、温度が約 150 ～ 200 °C を超えると急激に低下します。, 特別な合金または冷却が使用されない限り、高温エンジンまたは排気にさらされるコンポーネントでの使用は制限されます。.
7. 鋳鉄と比較した鋳造アルミニウムの利点
鋳造アルミニウムの利点
- 軽量化: 鋳鉄よりも同等の体積で最大 62.5% 軽量 – 輸送において燃料節約のために重要.
- 高い熱伝導率: より良い熱散逸 (熱交換器に役立ちます, 適切な設計後の自動車のシリンダーヘッド).
- 良好な腐食抵抗 as-cast; 保護と美観を強化するためにオプションで陽極酸化処理可能.
- 薄肉および複雑な薄型機能の機能 (特にダイキャスティング) — 部品の統合と上流でのコスト削減が可能になります.
- 良好なリサイクル性と重量に関連した輸送コストの削減.
鋳鉄の利点
- より高い剛性とダンピング: 剛性と振動制御が必要な構造に適しています (工作機械のベース, ポンプハウジング).
- 優れた耐摩耗性とトライボロジー特性: パーライト鉄と白鉄は、摩耗環境に優れています。.
- より高い圧縮強度と高温での熱安定性 — 頑丈なエンジンブロックに使用, シリンダーライナー, そしてブレーキローター.
- 通常、kgあたりの原材料コストが低くなります 非常に大きなセクションでも堅牢な鋳造挙動を実現.
8. 鋳造アルミニウムと鋳鉄の限界
鋳造アルミニウムの制限
- 剛性が低い: 同等の剛性を実現するには、より大きな断面またはリブが必要になります。重量上の利点が一部損なわれる可能性があります。.
- 高温強度の低下: アルミニウムは高温で鉄よりも早く降伏強度を失います.
- 耐摩耗性が低い: 普通の鋳造アルミニウムは柔らかいです; 表面処理が必要です (硬質陽極酸化, コーティング) 摩耗が重要な表面用.
- 気孔率とガス関連の欠陥: アルミニウムは、溶解および鋳造方法が制御されていない場合、ガスの気孔や収縮欠陥が発生しやすくなります。.
鋳鉄の限界
- 重い: 密度が高いと部品の質量が増加します - 重量に敏感な用途にはマイナスです.
- 脆性引張挙動: ねずみ鋳鉄は引張延性が低く、衝撃を受けると脆性破壊を起こしやすい; 設計はノッチの感度を考慮する必要があります.
- 保護されていない場合は腐食します: コーティングや腐食管理が必要.
- 熱伝導率が低い アルよりも (熱放散が遅くなる); 冷却設計の調整が必要な場合があります.
9. 鋳造アルミニウムと鋳鉄: 違いの比較
| 属性 | 鋳造アルミニウム (例えば。, A356-T6, A380) | 鋳鉄 (グレー, 公爵) | 実用的な意味 |
| 密度 | ~2.6～2.8 g・cm⁻³ | ~6.8～7.3 g・cm⁻³ | アルミニウムは最大 60 ～ 63% 軽量です。重量に敏感な設計にとって大きな利点です。. |
| 弾性率 (e) | ≈ 69 ～ 72 GPa | ≈ 100 ～ 170 GPa | 鉄は 1.5 ～ 2.5 倍硬い; アルミニウムは剛性に見合ったより多くの材料/リブを必要とします. |
| 抗張力 (典型的な) | A356-T6: ～200～320MPa; A380: ～160～280MPa | グレー: ～150～300MPa; 公爵: ～350～700MPa | ダクタイル鋳鉄は強度と延性においてAlを上回ります。; 一部の Al 合金は、ローエンドの鉄の強度に近づきます. |
| 降伏強度 | ～150～260MPa (A356-T6) | グレー: 明らかな収量がない; 公爵: ～200～300MPa | 明確な降伏挙動とより高い静的強度が必要な場合はダクタイル鋳鉄を使用してください. |
| 伸長 (延性) | ～5～12% (A356-T6) または 1 ～ 6% (ダイキャスト) | グレー: <1–3％; 公爵: ～10～20% | ダクタイル鋳鉄と熱処理されたAlは優れた延性を発揮します; ねずみ鉄は張力がかかると脆くなる. |
| 硬度 / 着る | HB ≈ 60 ～ 130 (合金に依存する) | HB ≈ 140 ～ 260 (グレー); >300 (ホワイト/パーライト) | 鉄, 特にパーライト/ホワイトグレード, 摩耗に最適. アルミニウムには摩耗のためにコーティング/インサートが必要です. |
| 熱伝導率 | ~80–180 W·m⁻¹·K⁻¹ (合金に依存する) | ~30–60 W·m⁻¹·K⁻¹ | 放熱部品にはアルミニウムが好ましい (ヒートシンク, ハウジング). |
| 熱安定性 / 高温強度 | 強度は約 150 ～ 200 °C を超えると急速に低下します | 高温強度保持力の向上 | 高温耐荷重には鉄を使用してください. |
| 減衰 / 振動 | 適度 | 素晴らしい (特に灰色の鉄) | 機械フレームには鉄が好ましい, 振動減衰が重要なベースとコンポーネント. |
| キャスト性 / 薄肉機能 | 素晴らしい (キャスティングダイ; 薄い壁 <2 mm可能) | 制限あり – 厚いセクションに適しています | アルミニウムにより統合が可能, 軽量薄肉部品; 重い部分にはアイロンをかけてください. |
表面仕上げ & 公差 (as-cast) |
ダイキャスト: 細かい仕上げ, 厳しい公差 | 砂型鋳造: 粗い, より広い公差 | ダイカストによる後加工のコスト削減; 砂鋳鉄は多くの場合、より多くの機械加工を必要とします. |
| 加工性 | 簡単, 高い除去率; 工具の摩耗が少ない | ねずみ鋳鉄機械の井戸 (グラファイトは切りくずの形成を助けます); ダクタイル鋳鉄は工具に負担がかかりにくい | アルミニウムは加工サイクル時間を短縮します; 鉄にはより厳しい工具が必要かもしれませんが、ねずみ鋳鉄はきれいに切れます. |
| 耐食性 | 良い (保護酸化物); 陽極酸化/コーティングによりさらに改善 | 保護なしでは湿った環境や塩化物環境に弱い | アルミニウムは多くの場合、それほど腐食保護を必要としません; 鉄は塗装/メッキまたは合金化する必要があります. |
| リサイクルバリティ | 素晴らしい; kgあたりの再溶解エネルギーが初期よりも低い | 素晴らしい; リサイクル性が高い | どちらもスクラップ価値が高い; アルミニウムは一次生産と比べて、kg あたりのエネルギー削減量が大幅に削減されます. |
| 一般的なコストの考慮事項 | kg/kg が高いが質量が低いとシステムコストが削減される可能性があります; ダイカスト工具高 | 1kgあたりのドルを下げる; 砂型鋳造工具は少量のため低価格 | 部品質量に基づいて選択します, ボリュームと必要な仕上げ. |
| 典型的なアプリケーション | 自動車ハウジング, ヒートシンク, 軽量構造部品 | エンジンブロック, 機械ベース, 部品を着用します, 重いハウジング | 素材を機能の優先順位に適合させる - 重量と剛性/摩耗. |
選考案内 (実践的な経験則)
- 鋳造アルミニウムを選択する場合: 質量削減, 熱放散, 耐食性と薄肉機能の統合が主な推進要因 (例えば。, 自動車車体部品, ヒートシンク, 軽量ハウジング).
大量生産と薄肉にはアルミニウム ダイカストを使用, 機能豊富なパーツ; より高い構造性能と後熱処理が必要な場合は、A356-T6 を使用してください。. - こんなときは鋳鉄を選んでください: 剛性, 減衰, 耐摩耗性または高温使用温度が最も重要です (例えば。, 工作機械のベース, ブレーキコンポーネント, 頑丈なハウジング, 摩耗ライナー).
靭性とある程度の引張延性が必要な構造部品にはダクタイル鋳鉄を選択してください.
減衰と機械加工性を考慮してねずみ鋳鉄を使用してください (重機械加工用) は重要ですが、引張延性はそれほど重要ではありません. - 迷ったときは, システムレベルのトレードオフを評価する: 重い鉄部品はkgあたりのコストが安くなる可能性がありますが、下流コストが増加します (燃費, 取り扱い, インストール);
逆に, アルミニウムはシステムの質量を減らすことができますが、剛性/摩耗寿命の目標を達成するには、より大きなセクションまたはインサートが必要になる場合があります - 部品レベルの質量を実行します, 剛性とコストの比較.
10. 結論
鋳造アルミニウムと鋳鉄は補完的な材料です, それぞれが独自の特性がアプリケーション要件と一致するシナリオで優れています.
軽量化の主流を占めるアルミ鋳物, 高効率セクター (自動車用EV, 航空宇宙, 家電) 強度対重量比のおかげで, 熱伝導率, 複雑なキャスタビリティ. </スパン>
鋳鉄はヘビーデューティ用途においては依然として代替不可能である, コスト重視のアプリケーション (工作機械, 建設用パイプ, 伝統的なエンジン) 耐摩耗性があるため, 振動減衰, そして低コスト。</スパン>
FAQ
鋳造アルミニウム部品は、同じ体積の鋳鉄部品と比べてどのくらい軽いですか?
一般的な密度: アルミニウム ~2.7 g/cm3 対 鋳鉄 ~7.2 g/cm3. コンポーネントの体積が等しい場合, アルミニウムはです について 62.5% ライター (すなわち, 同体積のアルミニウムの質量 = 37.5% 鋳鉄の塊の).
エンジンブロックの鋳鉄をアルミニウムに置き換えることはできるか?
軽量化のため、最新のエンジンブロックやシリンダーヘッドにはアルミニウムが広く使用されています.
鉄を置き換えるには、剛性を考慮した慎重な設計が必要です, 熱膨張, シリンダーライナー戦略 (例えば。, キャストインライナー, 鉄の袖) 疲労と摩耗に注意してください.
高負荷または高温用途向け, 鋳鉄または特殊なアルミニウム合金/デザインが好まれる場合があります.
どちらが安いですか: 鋳造アルミニウムまたは鋳鉄?
で キログラムあたり 基礎, 鉄は安くなる傾向にある; に パーツごと 基本的に答えは音量によって決まります, ツーリング (ダイカスト金型は高価です), 加工時間, 重量に基づくシステムのコスト (例えば。, 車の燃料消費量).
大量の場合, アルミダイカストは材料コストが高いにもかかわらず経済的である可能性がある.
どの材質が耐摩耗性に優れているか?
鋳鉄 (特にパーライト鉄または白鉄) 一般に鋳造アルミニウムと比較して優れた耐摩耗性を示します。.
アルミニウムは摩耗用途向けに表面処理またはコーティングできますが、追加のプロセスなしで硬化鉄に匹敵することはほとんどありません。.
鋳造アルミニウムは錆びますか?
アルミは鉄のように錆びない; さらなる腐食から保護する酸化層を形成します。. いくつかの条件下では (塩化物暴露, ガルバニックカップリング) アルミニウムは腐食する可能性があるため、コーティングや陰極防食が必要な場合があります.
