铝铸造缺陷对策与全面解决方案
“铸造质量，源于铝液质量”
您已放弃的那些缺陷，我们能解决。 基于热分析法的铝铸造缺陷对策与铝液质量改善诊所
铝液质量 分析与诊断
热分析超越模流分析的极限。 什么是模拟仿真未曾设想的决定性原因？
针对由铝锭或铝液引起的铝铸件缺陷对策，是KANAE最擅长的领域。 铝液中的氧化物分“善玉（有益）”和“恶玉（有害）”，我们的热分析技术甚至证实了**“因铝液过分洁净而导致的缺陷”**这一鲜为人知的现象。
实际的现场并非管理完善的无菌实验室。 正因如此，我们不提供理想环境下的理论，而是提供符合**“现场的现实”**（包含杂质和波动）的技术。因为现场往往隐藏着比理论更复杂的真相。
【可通过热分析查明的缺陷】
硬质点 (Hard Spots)、夹杂物
缩孔 (Shrinkage)、缩松、复合孔
浇不足 (Misrun)、冷隔 (氧化膜/Two-fold)
转角缩裂、泄漏 (Leak)
机械性能下降 (抗拉强度、屈服强度、延伸率、硬度)
T6热处理无效、无法获得热处理效果
除了这些众多的缺陷原因外，近年来氢气的相关性也已纳入我们的分析视野。
材料分析与工艺优化支持
为何流体模流分析仍无法消除缺陷？ 因为有一个重要因素未被纳入考量。
对全球铝锭了如指掌的分析力 我们分析过来自日本、中国、中东、欧洲等世界各国的铝合金铝锭。每个生产国或制造商的铝锭都有其“习性”。在氧化物或硅含量管理不严的工厂，仅因季节或批次 (Lot) 的变化，材料性质甚至会发生剧变。
用“廉价材料”也能制造“良品” 若对铝锭进行热分析，就能判明实施何种铝液处理才能生产出良品。即使为了降低采购成本而使用廉价铝锭或 100% 回炉料，只要有热分析，就能做出最佳选择和处理。
让技术在组织内扎根的培训 如有需求，我们可进行现场调查，并根据分析结果讲授最佳的铝液处理和对策。为了让技术在现场扎根，我们也提供定期的后续跟进培训。
首先，请委托我们要进行铝锭分析。 如果可能，请将回炉料及目前使用的熔剂 (Flux) 一并寄给我们，我们将根据现场实际情况，为您制作精度更高的诊断报告。
热分析装置
将我们在技术指导现场爱用的热分析装置，直接引入贵司。 该系统的最大优势在于铝液质量的**“可视化 (量化/Visualization)”**。
不再依赖直觉或经验，而是由生产技术部门设定**“合格线 (分数)”，并由现场严格遵守。 通过这种方式，生产技术部门与铸造现场能够使用通用的“数值 (Data)”进行沟通，从而直接实现质量的稳定化和废品率 (不良率) 的降低**。
热分析精密测量杯
精确的测量，源自经过精密计算的“取样杯 (Sampling Cup)”。 KANAE的取样杯专为铝液热分析而优化了**“砂的粒度、重量、散热结构”，并内置了高精度热电偶**。
这是铸铁用样杯或市面上的仿制品绝对无法模仿的、专为铝合金设计的测量精度。
超快速减压凝固装置
本应锁住气体的装置，却让气体“逃走”了？ 减压凝固装置本应用于将气体封锁在试样内部进行评估。然而，传统装置减压速度过慢，导致气体在凝固前就从表面逸出。这就像在检测**“跑了气的可乐”**一样毫无意义。
在现场，有时为了“防止气泡破裂喷溅”而故意放慢减压速度，但这完全是本末倒置。喷溅正是气体残留过多的证据。 如果放慢速度让气体逸出，即使分析结果显示“在规定范围内”，实际铸件中仍会出现气孔缺陷。这会导致危险的矛盾。
KANAE利用让气体无暇逃逸的**“快速减压”技术，能够评估毫无欺瞒的“真实含气量”**。
直管式流动性试验装置
玻璃管让铝液流动“清晰可见”。测量也更顺畅。
该装置用于评估各种铸造条件（如温度）、氧化物及添加剂对铝液流动性 (流动长度) 的影响。其最大特点是测量部采用了Pyrex™ (耐热玻璃直管)。
与难以与标准试样进行比较的传统**“漩涡试验 (Spiral Test)”**不同，该装置使得样品观察和长度测量变得非常容易。它能减少测试工时，并实现更精确的比较评估。
精炼剂加料机 (Flux Feeder)
要想通过人工作业完美进行精炼剂 (Flux) 处理并非易事。 因为必须从炉底开始对整体铝液持续搅拌10分钟。这项作业容易因人而异产生质量偏差，特别是在夏季，这是严酷的重体力劳动，还伴随着受伤风险。
如果导入这台加料机 (Flux Feeder)，即使是入职第一年的新员工或体力较弱的人员，也能达到与老练员工同等水平的处理质量。 我们还解决了传统加料机常见的“堵塞”和“由于加料不均”的问题。KANAE这款**“现场真正好用的加料机”，能减轻作业负担，有助于防止员工离职**，加速新人成长，并实现作业标准化和质量稳定。
熔剂/精炼剂 (Flux)
铝铸造的现场环境正在发生剧变。 为了节能而导致的“保持温度降低”、迈向**“一体化压铸 (Gigacasting)”**，以及因铝锭产地不同导致的性质差异等，游戏规则正在改变。
保持温度降低 (应对节能/碳中和)
模具温度上升及冷却周期的变化
复杂的设计及一体化压铸 (Gigacasting) 化
因生产国、制造商、批次不同导致的铝锭质量偏差
为了应对这些传统常识不再适用的变化，KANAE重新设计了熔剂 (Flux)。 经过彻底的热分析和反复的现场验证，我们要为您提供针对**“现代铸造环境”**最优化的熔剂。
晶粒细化剂 & 变质剂
将杂质降至极限的高端细化剂与变质剂
提供铝铸造用的晶粒细化剂 (Ti-B) 及各种变质剂 (B/Sr/Be等)。 KANAE严选杂质极少的高品质产品，这些产品在应对缩孔 (Shrinkage) 和泄漏 (Leak) 方面发挥着确切的效果。
通过排除因添加剂本身（母合金）引起的缺陷风险，实现符合预期的组织控制 (Microstructure Control)。这是专为真心希望减少铸造缺陷的现场而准备的专业级 (Pro-spec) 添加剂。
铝铸造诊所
～请教一下Kanae小姐！～
登场人物
Nagisa / 渚（入职第二年的铸造部成员）
性格开朗积极。即使失败也不气馁，勇于挑战改善。好奇心旺盛，对新技术总是跃跃欲试。说话语速稍快，情绪容易表露在脸上。理科女生，喜欢数值分析。笔记狂人，性格一丝不苟。作为故事的主人公，她在通过体验加深理解的同时，也对LEIBNIZ揭示的效果感到惊讶。
Yamasaki / 山崎（山崎轻合金铸造 社长）
50多岁后半。社长。虽然对数字和质量要求严格，但比谁都更乐于看到员工的成长，是一位心胸宽广的人物。会议上目光敏锐，但在现场却很温和。爱好是兜风和园艺。在数据管理方面异常敏锐。他是引进LEIBNIZ的关键人物，也是故事中经营决策的核心存在。
Minato / 港（铸造部 课长）
铸造部课长。拥有20年以上的现场经验。典型的现场主义者，性格直爽。相比理论更重视经验，但也理解合理性的重要。对年轻人既严厉又充满关怀。爱好是钓鱼和高尔夫。虽然最初对新技术持保守立场，但后来认可了Nagisa的成长以及LEIBNIZ热分析的价值，最终甚至比Nagisa用得还要顺手。
Kanae / 鼎（KANAE Hi-Tec 主任）
KANAE Hi-Tec所属的技术支持工程师。解说问题时礼貌且逻辑清晰。极其热爱热分析，甚至带有一种“御宅族”气质。喜欢统计数学和Python。既是产品的向导也是吉祥物。作为解说员，给人一种技术上的安心感。
第一话 停不下来的退货
Nagisa: “又是缩孔……客户指出了硬质点的问题，我们明明增加了熔剂的量，也很努力地进行了处理。为什么不良率还是没有下降呢……”
Minato: “Nagisa，又在盯着那本小本子看吗？现场靠的是经验和直觉。虽然我也明白你想改变现状的心情，但如果因为乱改导致不良率比现在还高，你担得起这个责任吗？”
Nagisa: “课长！熔汤温度和其他铸造条件都跟以前一样。明明加了那么多的熔剂，问题还是没解决，这太奇怪了。肯定有什么我们没注意到的原因……”
Minato: “去追究那个所谓的‘被忽略的原因’，根本就是个无底洞。铝这种东西，向来就是这样的。一直如此。”
Minato: “總之，下一批產品我會用我的『直覺電腦』來進行微調。渚，這次你就一邊歇著吧。”
第二话 山崎社长与商社销售员
Yamasaki: “我明明指示过要采取对策处理铸造缺陷，可不良率怎么又上升了。眼前的利润被吞噬，还得承担加工费和刀具破损的费用。退货这么多，没法全部回炉，卖废品也是白菜价。我跟凑课长说过无数次，嘴皮子都磨破了，批次差异对公司来说是致命的……品质波动会导致客户停线，也会摧毁对我们的信任。虽然客户现在还没发火，但这简直就是颗定时炸弹……”
Yamasaki: “光靠熟练工的经验法则是有极限的……（好，决定了。就试试〇〇产业的大野君之前介绍的那家公司的技术顾问服务吧。他当时自信满满地说：‘虽然费用乍一看很高，但不良率下降后很快就能回本，而且还能积累员工的知识和智慧，长远来看其实是赚到了。’这话让我印象很深。）”
Ohtani：“喂，我是〇〇产业的大谷。社长，下午好！今天有什么吩咐？啊，上次留给您的熔剂试了吗？那个肯定很管用吧？”
Yamasaki：“啊，翔平君。那个……凑课长说还是用习惯的熔剂比较保险，所以还没试呢。比起这个，之前你介绍过的那个技术支持服务，能不能拜托那边？我们虽然试着增加了熔剂的量，但还是不行啊。”
第三话 Kanae (鼎)
Kanae: “我听大谷先生说，您希望在铝铸造方面引进新的见解和技术。今天，我们首先讲解基于热分析的熔汤品质管理，然后进行现场测试。您还希望根据结果，尝试熔剂供给机（Feeder）和熔剂的效果吧。虽然这是收费服务，但我会进行彻底的调查。不过，技术这种东西仅靠一次很难真正掌握，为了能让技术在贵司扎根，建议您也考虑一下我们的年度技术支持合同。”
Kanae: “不好意思，還沒自我介紹呢！我是鼎(发音读作”考能飛”)高科技的Kanae(”kah-'nah-eh”)。請各位多多關照！”
Minato: “Kanae小姐是吧，好好，请多指教。（又是这种随处可见的顾问吧。到底给社长灌输了什么？又要被迫听学者大老爷那些没用的高谈阔论了吧，真是受不了！明明跟社长说过交给我就行的……）”
Nagisa：“鼎(KANAE)高科技的……Kanae小姐！？（哇！接触新事物最开心了〜好期待！）”
Kanae：“对！就是我！咱们开始吧！”
Kanae: “那我们就开始讲解基于热分析的熔汤品质管理。各位应该都知道铝硅相图吧？”
Kanae: “请看左边这条白线，这就是大家熟知的铝硅相图。这是基于纯净材料、在温湿度受控的洁净实验室里测出的理论数据。但生产现场使用的铸锭，即使符合JIS或ASTM标准，也含有杂质，所以曲线会偏移到这条红线。
也就是说，铝液并没有在你们认为的温度下凝固。凝固延迟会导致什么样的缺陷，各位应该很清楚吧。毕竟我们不是在实验室铸造，而是在现实的现场！对吧，凑课长？
左边的红色相图和右边的热分析冷却曲线，是通过这些蓝色虚线对应起来的。也就是说，冷却曲线是将相图上的真实温度变化，按时间轴（X轴）展开的表现形式。Y轴和相图一样是温度。在右边的曲线上，可以清晰地观察到AC4CH的初晶和共晶。
这就是教科书里找不到的、能揭示铝和硅真实状态的‘展开图’。顺便说一下，我们可不是在画曲线玩，而是在进行精密的测量和计算。请看下一张图。”
Kanae: “这是实际分析时的画面。出于保密原因，具体的指标和计算公式此处做了模糊处理。但举个例子，我们正在分析氧化物和形核能力（Nucleation potential）。这些要素的多寡对铸造缺陷有着巨大的影响。”
Kanae: “这是我们免费发布的Python脚本。只要输入每次分析的坐标（x=SLS，y=SSPC），它就会生成这样的散点图（Dot Diagram）。关于如何评估结果，我会在以后的章节中介绍，但基本上，通过观察这些点的推移，就能看出熔汤质量是在变好还是变差。 这样就可以科学地选定铸锭和熔剂，以及优化熔剂添加量和处理方法。即使采购低价材料，这个工具也能帮你找出最不容易产生缺陷的选项。”
“SLS和SSPC是我们独有的指标。SLS与‘局部凝固时间’有关，而SSPC与‘过冷度’有关。如果觉得理论太难，也不用担心。只要使用这个免费的Python程序输入数字，它就会自动为你绘制图表。在智能手机和平板电脑上也能运行，请随意定制和使用！”
“所有的熔汤都可以像这样划分区域。理想的目标区域取决于合金成分、浇注方案、设备以及铸造条件。那么……贵司的熔汤属于哪一类呢？”
Kanae：“那我们去现场看看吧？”
Yamasaki：“Kanae小姐，感谢你提供这么有趣的见解。请就这样推进计划吧。剩下的就交给课长和Nagisa了，可以吧。”
第四话 现场试运行
Minato: “那，你到底要干什么？”
Nagisa：“课长，先别管那个。请先把除渣勺挪开。”
Nagisa: “这就是热分析仪‘莱布尼茨’啊！！”
Minato: “工具我收拾好了。”
Nagisa: “干得好，课长！看来你今天还是挺能干的嘛。”
Kanae: “好啦……我借用一下这个220V电源。把热电偶电缆连到内置温控器上……然后在支架上放好取样杯。”
Kanae：“这是用通常的熔剂添加量处理过的熔汤吧？那么，我要把熔汤倒进杯子里了……”
Kanae: “准确分析的诀窍是，中途不要犹豫，一气呵成地倒进去，让它溢出来。最后扣上铁桶，用来挡风和隔绝环境温度。这样无论冬夏，分析结果都能保持稳定。”
5分钟后（测量时间）
Nagisa: “判定结果如何？”
Kanae: “不出所料，这熔汤很脏。刚才用汤勺在坩埚里搅动时，看熔汤的反应我就知道了，氧化物确实很多。氧化物其实分两种，这各细节以后再解释。原因要么是熔剂不够，要么是熔剂本身没起作用。要不我们试着追加熔剂处理一下，然后再测一次？如果追加处理后结果反而变差，那就说明这个熔剂是无效的。”
追加处理后的再分析
5分钟后（测量时间）
Kanae: “冒昧地说一句，现在的熔剂可能没起作用，或者根本选错了型号。这也跟我刚才提到的‘两种氧化物’有关。如果熔剂有效，它应该能去除有害氧化物，所以这个数值会变小。同时，它会增加形核核心，让那个数值变大．如果没有不良品那还好说，但既然已经出现了缺陷，不解决这个问题是不行的。看着这些数据……是不是出现了气孔和浇不足？而且似乎还有内部残余应力，所以……是不是加工后会出现变形？”
Minato: “光看这些就能知道？”
Kanae: “是的。只要把数值代入SLS-SSPC矩阵，一切就都清楚了。”
SLS-SSPC Matrix
“众所周知，钠系熔剂会缩短坩埚和炉子的寿命。技术细节我就先省了，但其实它也会在熔汤里留下痕迹。
这里出现的特征曲线正好说明了这一点。这意味着硅受到了影响……也就是说，抗拉强度很可能已经受损了。”
第五话 解决方案
Kanae: “其实，我今天把我们公司的熔剂和熔剂供给机（Feeder）也带来了。我们的产品效果非常好，而且完全没有那些有害的弊端。所以，咱们用这个处理一下熔汤，再用同样的方法分析一次吧。”
待续
今后的主题 / Coming Up Next
熔剂的选定方法与最佳添加量
关于镇静（Calming）与静置（Settling）的区别
材料（铝锭）的选定方法
关于K模（K-Mold）
Ti-B（钛硼细化剂）的使用方法
关于除气装置
关于带加料器的除气装置
关于减压凝固装置
流动长（性）试验装置
SEM分析／机械性能试验
只要有热分析，仅用回炉料也能制造出良品
资料下载
Chinese / 中文(简体字)
2022.11 更新
2022.11 更新
2022.11 更新
2022.11 更新