アルミ熱分析装置ALTEC。凝固速度、介在物、Si%量や共晶シリコンの微細化を判定できます。

アルミ溶湯清浄度判定装置ALTEC

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アルミ熱分析装置 ALTEC/アルテック

ALTECで何が分かるか

鋳造前に不良発生危険度が判断できたら良いと思いませんか?

溶湯起因の不良発生要因を調べる為に下記の事柄が分かります。
凝固速度がわかる

凝固速度により、デンドライトアームスペースが判定できます。

相関からDASの管理が容易になります。

介在物がわかる

溶湯内の介在物がわかることにより、溶湯清浄度がわかります。

溶湯の流動性や引け巣、圧漏れ等の不良発生度合いがわかります。

共晶Sik微細化状態がわかる

微細化剤の効果の有無が分かる事で添加量、添加のタイミング、溶湯処理方法が分かります。

組織の結晶粒数管理ができる

結晶粒数が多ければ一つ一つの組織が微細に、少なければ粗大化して分布します。

結晶粒数が分かれば組織が分かり、引け巣、圧漏れ等の不良発生度合いがわかります。

Si%量が測定できる

Si%の管理ができます(炉内と汲み出し口で成分量に差異が生じる事が多々あります)。

ALTECとは

熱分析法を利用した溶湯清浄度判定装置です。

冷却曲線

ALTECの冷却曲線

熱分析法とは

熱電対を備えた消耗品に溶湯を採取する事で溶湯の温度を測定します。
溶湯が凝固し冷えていく時の温度を連続的に測定、保存し描いたものを冷却曲線と呼び、時間と温度でグラフ表示します。

熱分析法は古くからある分析法で、鋳鉄では成分(C%、Si%)を分析する装置として広く使用されており、日本国内ではほぼ100%の普及率と言われておりますが、

以前より アルミ溶湯の分析、解析では

「熱分析法は使えない、意味が無い」と言われておりました。

理由は数多くありますが、今まで熱分析法という手法では、
温度を捉え、「○○℃の時に、何が、どうなっているか」を考えておりました。

熱電対の規格上誤差があります。
その温度誤差範囲はK熱電対クラス1センサー(SP)で
【±1.5℃または±0.4%の数値の大きい方】(JIS1602-1995)や
【±2.2℃または±0.4%の数値の大きい方】(ASTM E230-1996)とあります。
必然的に熱分析装置とはこのような条件下で溶湯評価をする事になります。
例えば数十年来、珪素の改良効果が共晶過冷度に相関があると言われておりますが、
600℃で0.4%の誤差は±2.4℃ですので、センサーのロット違いによって起こりうる最大4.8℃の誤差は規格範囲内です。
珪素改良材の処理前と処理後で○℃異なったから効果が「出た」、「出なかった」と言った議論は誤差の範囲を考慮しなければならず、
再生塊メーカー様にお客様からの依頼で共晶過冷度が2.5℃以上等という依頼があるのは、
【温度】による基準作りが不可能という事が分かっているからです。
しかし珪素の改良在効果はたかだか数℃の範囲になり、他の条件でも温度は簡単に上下しますので、その違いを絶対値として評価できません。これはやむを得ない事です。
これらの事から数十年前から取り扱われていた熱分析器はアルミ業界に受け入れられませんでした。

しかし弊社の【ALTEC】はこれらの誤差を緩和する事の出来るように冷却曲線グラフから必要となる点を独自の理論により抽出し、 評価・解析する事でアルミ溶湯の可・否判定だけでなく、独自の経験による改善手法も提示する事が出来るように致しました。
(注湯後自動計測を開始し測定終了後自動判定 約6分)

御蔭様で多くのお客様よりお問い合わせを頂いております。
冷却曲線によりわかること

合金において溶解しているものが凝固する際に様々な変化点があり、アルミ合金においては化学組成(主に珪素)によって必要となる変化点の出る場所が異なります。

変化点やその特徴を数値化する事で【ミエル化】が可能になり、その変化知る事により数々の溶湯性質が判ります。

初晶点と共晶点

初晶点とは

Al−Si状態図にある液相線近傍に現れる変化点、初晶温度。

共晶点とは

Al−Si状態図にある固相線近傍に現れる変化点、共晶温度。

初晶点と共晶点によりわかること

アルミ溶湯の材質は多々ありますが、Al−Si系ならば、初晶点の変化にSi が大きく影響し、Si量によって変化点の出る温度が変わります。
それによって珪素量を判断できます(誤差±0.1%程度)。
その外にも初晶点・共晶点の過冷却温度を知ることで、いろいろな事が分かります(微細化剤の効果の有無・Siの微細化等)。
またそれらの事柄から生産管理項目を見直す事も可能です。

初晶過冷却

初晶過冷却とは

溶融状態から初晶温度までの間に発生し、一度下がってから再度上昇する現象。

初晶過冷却によりわかること

組織の核となる成分の量が判別可能です。

組織が微細か、粗大かの状態を判断できます。

また初晶珪素の状態も判断可能です。

共晶過冷却

共晶過冷却とは

初晶から共晶までの間に発生し、一度下がってから再度上昇する現象。

共晶過冷却でわかること

共晶珪素の微細化状態が判別可能です。

微細化剤の効果の有無、微細化状態が判断できます。

溶湯の状態で微細化状態が分かれば製品の不良問題も推定できますので対策が容易です。

その他判別可能な事

介在物による溶湯への影響度

冷却阻害因子(介在物)の存在の有無、量が判別できますので、それぞれ相関を用いて加圧濾過値(残渣量、透過時間)、K値を表示します。

過去の実績から溶湯の改善処理方法を表示します

ALTEC開発者の40年の経験により溶湯状態を判断した後、処理方法を提示します。

現場では測定し、表示した項目の溶湯処理を行う事で容易に溶湯の改善作業が出来ます。

生産工程の簡素化、適正化に役立ちます。

それぞれの特徴を得る

お客様によって使用する溶湯材質は異なります。

特殊材を使い管理されている企業様も多いと思われますが、管理項目はいかがでしょうか?

特殊材を使う一つの要因として組織の組成状態が上げられますが、その管理は現状では非常に難しいと思われます。

それらの管理に関しALTECは非常に効果的です。

その他関連項目紹介

・溶湯清浄度判定

・他の方法と比較

・溶湯調査

・SEM・EDAXによる不良解析

ALTECの概観・使用

ALTEC本体

 ●装置仕様(ALTEC-12ST)

  • 外形寸法:H308mm×W323mm×D103mm(突起部除)
  • 画面:TFT12
  • 温度変換機:JIS−K
  • 測定範囲:(0〜1370℃)
  • インターフェース:タッチパネル
  • カップスタンド:一式
  • 重量:6.5kg

解析に必要な消耗品

 ●消耗品(ES-CP01)

  • 外形寸法:W40φmm×H62mm
  • 最大注湯量:80g
  • 重量:78g

ALTECオプション

ALTEC・消耗品の搬送、ALTECの操作、注湯作業が可能です。

  ALTEC台車 ALTEC台車

 ●台車仕様(ALTEC-CT)

  • 台車外形寸法:H770mm×W550mm×D852mm(取っ手含む)
  • 本体アクリルケース:H379mm×W391mm×D172mm(突起除く)
  • 本体ケースによる防塵
  • 内部FANの設置による除熱構造
  • 消耗品一箱が積載可能
  • 注湯部隔壁機構
  • 注湯部下部に受け皿が設置されており簡便清掃
  • 車輪止め機構付きで安全

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