鋁鑄造缺陷對策與全方位解決方案
“鑄造品質，源於鋁湯品質”
您已放棄的那些缺陷，我們能解決。 基於熱分析法的鋁鑄造缺陷對策與鋁湯品質改善診所
鋁湯品質 分析與診斷
熱分析超越模流分析的極限。 什麼是模擬仿真未曾設想的決定性原因？
針對由鋁錠或鋁湯引起的鋁鑄件缺陷對策，是KANAE最擅長的領域。 鋁湯中的氧化物分「善玉（有益）」和「惡玉（有害）」，我們的熱分析技術甚至證實了**「因鋁湯過於潔淨而導致的缺陷」**這一鮮為人知的現象。
實際的現場並非管理完善的無菌實驗室。 正因如此，我們不提供理想環境下的理論，而是提供符合**「現場的現實」**（包含雜質和變動）的技術。因為現場往往隱藏著比理論更複雜的真相。
【可透過熱分析查明的缺陷】
硬點 (Hard Spots)、夾雜物
縮孔 (Shrinkage)、縮鬆、複合孔
澆不足 (Misrun)、冷接 (氧化膜/Two-fold)
轉角縮裂、洩漏 (Leak)
機械性質下降 (抗拉強度、降伏強度、伸長率、硬度)
T6熱處理無效、無法獲得熱處理效果
除了這些眾多的缺陷原因外，近年來氫氣的相關性也已納入我們的分析視野。
材料分析與製程優化支援
為何模流分析模擬仍無法消除缺陷？ 因為有一個重要因素未被納入考量。
對全球鋁錠瞭如指掌的分析力 我們分析過來自日本、中國、中東、歐洲等世界各國的鋁合金鋁錠。每個生產國或製造商的鋁錠都有其「習性」。在氧化物或矽含量管理不嚴的工廠，僅因季節或批次 (Lot) 的變化，材料性質甚至會發生劇變。
用「廉價材料」也能製造「良品」 若對鋁錠進行熱分析，就能判明實施何種鋁湯處理才能生產出良品。即使為了降低採購成本而使用廉價鋁錠或 100% 回爐料，只要有熱分析，就能做出最佳選擇和處理。
讓技術在組織內扎根的培訓 如有需求，我們可進行現場調查，並根據分析結果講授最佳的鋁湯處理和對策。為了讓技術在現場扎根，我們也提供定期的後續跟進培訓。
首先，請委託我們進行鋁錠分析。 如果可能，請將回爐料及目前使用的助熔劑 (Flux) 一併寄給我們，我們將根據現場實際情況，為您製作精度更高的診斷報告。
熱分析裝置
將我們在技術指導現場愛用的熱分析裝置，直接導入貴司。 該系統的最大優勢在於鋁湯品質的**「可視化 (數據化/Visualization)」**。
不再依賴直覺或經驗，而是由生產技術部門設定**「合格標準 (分數)」，並由現場嚴格遵守。 透過這種方式，生產技術部門與鑄造現場能夠使用通用的「數值 (Data)」進行溝通，從而直接實現品質的穩定化和不良率 (Defect Rate)** 的降低。
熱分析精密測量杯
精確的測量，源自經過精密計算的「取樣杯 (Sampling Cup)」。 KANAE的取樣杯專為鋁湯熱分析而優化了**「砂的粒度、重量、散熱結構」，並內建了高精度熱電偶**。
這是鑄鐵用取樣杯或市面上的仿製品絕對無法模仿的、專為鋁合金設計的測量精度。
超急速減壓凝固裝置
本應鎖住氣體的裝置，卻讓氣體「逃走」了？ 減壓凝固裝置本應用於將氣體封鎖在試樣內部進行評估。然而，傳統裝置減壓速度過慢，導致氣體在凝固前就從表面逸出。這就像在檢測**「沒氣的可樂」**一樣毫無意義。
在現場，有時為了「防止氣泡破裂噴濺」而故意放慢減壓速度，但這完全是本末倒置。噴濺正是氣體殘留過多的證據。 如果放慢速度讓氣體逸出，即使分析結果顯示「在規定範圍內」，實際鑄件中仍會出現氣孔缺陷。這會導致危險的矛盾。
KANAE利用讓氣體無暇逃逸的**「快速減壓」技術，能夠評估毫無欺瞞的「真實含氣量」**。
直管式流動性試驗裝置
玻璃管讓鋁湯流動「清晰可見」。測量也更順暢。
該裝置用於評估各種鑄造條件（如溫度）、氧化物及添加劑對鋁湯流動性 (流動長度) 的影響。其最大特點是測量部採用了Pyrex™ (耐熱玻璃直管)。
與難以與標準試樣進行比較的傳統**「漩渦試驗 (Spiral Test)」**不同，該裝置使得樣品觀察和長度測量變得非常容易。它能減少測試工時，並實現更精確的比較評估。
助熔劑加料機 (Flux Feeder)
要想透過人工作業完美進行助熔劑 (Flux) 處理並非易事。 因為必須從爐底開始對整體鋁湯持續攪拌10分鐘。這項作業容易因人而異產生品質偏差，特別是在夏季，這是嚴酷的重體力勞動，還伴隨著受傷風險。
如果導入這台加料機 (Flux Feeder)，即使是入職第一年的新員工或體力較弱的人員，也能達到與資深員工同等水準的處理品質。 我們還解決了傳統加料機常見的「堵塞」和「由於加料不均」的問題。KANAE這款**「現場真正好用的加料機」，能減輕作業負擔，有助於防止員工離職**，加速新人成長，並實現作業標準化和品質穩定。
助熔劑 (Flux)
鋁鑄造的現場環境正在發生劇變。 為了節能而導致的「保持溫度降低」、邁向**「一體化壓鑄 (Gigacasting)」**，以及因鋁錠產地不同導致的性質差異等，遊戲規則正在改變。
保持溫度降低 (應對節能/碳中和)
模具溫度上升及冷卻週期的變化
複雜的設計及一體化壓鑄 (Gigacasting) 化
因生產國、製造商、批次不同導致的鋁錠品質偏差
為了應對這些傳統常識不再適用的變化，KANAE重新設計了助熔劑 (Flux)。 經過徹底的熱分析和反覆的現場驗證，我們要為您提供針對**「現代鑄造環境」**最佳化的助熔劑。
晶粒細化劑 & 改良劑
將雜質降至極限的高階細化劑與改良劑
提供鋁鑄造用的晶粒細化劑 (Ti-B) 及各種改良劑 (B/Sr/Be等)。 KANAE嚴選雜質極少的高品質產品，這些產品在應對縮孔 (Shrinkage) 和洩漏 (Leak) 方面發揮著確切的效果。
透過排除因添加劑本身（母合金）引起的缺陷風險，實現符合預期的組織控制 (Microstructure Control)。這是專為真心希望減少鑄造缺陷的現場而準備的專業級 (Pro-spec) 添加劑。
鋁鑄造診所
～請教一下Kanae小姐！
登場人物
Nagisa / 渚（入職第二年的鑄造部成員）
性格開朗積極。即使失敗也不氣餒，勇於挑戰改善。好奇心旺盛，對新技術總是躍躍欲試。說話語速稍快，情緒容易表露在臉上。理科女生，喜歡數值分析。筆記狂人，性格一絲不苟。作為故事的主人公，她在通過體驗加深理解的同時，也對LEIBNIZ揭示的效果感到驚訝。
Yamasaki / 山崎（山崎輕合金鑄造 社長）
50多歲後半。社長。雖然對數字和品質要求嚴格，但比誰都更樂於看到員工的成長，是一位心胸寬廣的人物。會議上目光敏銳，但在現場卻很溫和。興趣是兜風和園藝。在數據管理方面異常敏銳。他是引進LEIBNIZ的關鍵人物，也是故事中經營決策的核心存在。
Minato / 港（鑄造部 課長）
鑄造部課長。擁有20年以上的現場經驗。典型的現場主義者，性格直爽。相比理論更重視經驗，但也理解合理性的重要。對年輕人既嚴厲又充滿關懷。興趣是釣魚和高爾夫。雖然最初對新技術持保守立場，但後來認可了Nagisa的成長以及LEIBNIZ熱分析的價值，最終甚至比Nagisa用得還要順手。
Kanae / 鼎（KANAE Hi-Tec 主任）
KANAE Hi-Tec所屬的技術支援工程師。解說問題時禮貌且邏輯清晰。極其熱愛熱分析，甚至帶有一種「御宅族」氣質。喜歡統計數學和Python。既是產品的嚮導也是吉祥物。作為解說員，給人一種技術上的安心感。
第一話 停不下來的退貨
Nagisa: 「又是縮孔（Shrinkage cavity）造成的退貨...！客戶還指出了硬點（Hard spots）的問題，明明我們已經增加了除渣劑（Flux）並努力進行處理了，為什麼不良率還是降不下來...？」
Minato: 「Nagisa，妳還在死守著那本小筆記嗎？在現實世界裡，『經驗』才是王道。我理解妳想要創新的心情，但如果不良率上升，責任可是要妳扛的。妳明白嗎？」
Nagisa: 「課長！鋁湯溫度和鑄造條件都沒有改變。即使加了那麼多除渣劑，問題還是存在。這太奇怪了... 我們一定是有什麼地方忽略了。」
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。”
第二話 山崎社長與商社業務員
Yamasaki: 「我要求解決鑄造缺陷，結果不良率（Scrap rate）又上升了。這不僅吃掉了我們的利潤，還得賠償加工費和模具破損的費用。退貨這麼多，我們也不可能全部回爐重熔，而且廢料的價值根本微乎其微。我已經跟Minato說到嘴巴都酸了，批次變異（Lot variation）是致命傷。這會讓客戶的生產線停擺，並摧毀信任。雖然現在還沒被飆罵，但這就像是一顆定時炸彈...」
amasaki: 「我們必須突破僅靠『經驗』進行品質管理的極限。好吧，決定了。我們來試試XX產業的大谷先生介紹的技術顧問服務吧。他那自信滿滿的推銷詞讓我印象深刻：『剛開始費用看起來可能很高，但隨著不良率降低，很快就能回本。而且這能成為員工的智慧，長期來看絕對是值得的投資。』」
Ohtani (電話): 「喂，這裡是XX產業，我是大谷。社長，午安！今天有什麼能為您服務的嗎？啊，對了，我留下的除渣劑樣品您試過了嗎？效果很棒對吧？」
Yamasaki: 「啊，翔平君啊。其實... Minato堅持要用平常習慣的材料比較保險，所以我們還沒試。比起這個，你之前提到的技術支援服務還記得嗎？我想要委託那項服務。我們試著增加了除渣劑的量，但完全沒有效果。」
第三話 Kanae
Kanae: 「大谷先生告訴我，貴公司希望在鋁鑄造中導入新的見解與技術。今天，我會先說明使用熱分析儀（Thermal Analyzer）進行的鋁湯品質管理，接著進行現場試作（On-site trial）。據我了解，視結果而定，你們也想測試除渣劑和送料機。這是一項付費服務，所以我會進行徹底的調查。不過，真正的精通需要時間——為了真正將這些『Know-how』內化為貴公司的資產，我強烈建議考慮我們的年度技術支援合約。」
Kanae: 「噢，我還沒正式自我介紹呢！我是KANAE Hi-Tec的Kanae。很高興認識大家！」
Minato: 「收到了，Kanae小姐。是是是，請多指教。」 (內心獨白)：「不過就是另一個平凡的顧問罷了。她到底給社長灌了什麼迷湯？我敢打賭等一下又要聽一堆沒用的學術理論。我才不會相信這一套！我明明跟老闆說過我會處理的...！」
Nagisa: 「等一下，Kanae... 是那個KANAE Hi-Tec的Kanae嗎！？」 (內心獨白)：「太棒了！我最喜歡學習新事物了！好興奮啊！」
Kanae: 「沒錯，就是我！我們開始吧！」
Kanae: 「好的，我們來複習一下使用熱分析儀進行的鋁湯品質管理。大家對鋁-矽（Al-Si）相圖都很熟悉吧？」
Kanae: 「看到左邊這條白線了嗎？這就是大家熟知的標準相圖。這是基於純物質，在溫濕度受控的無塵實驗室中測試出的理論數據。但是，實際量產的鋁錠包含雜質——即使在JIS或ASTM規範內也一樣——這會將曲線偏移到紅線的位置。換句話說，它並不是在你們認為的溫度下凝固的。你們也很清楚凝固延遲會產生什麼樣的缺陷。畢竟，我們不是在實驗室裡鑄造，而是在現實世界中鑄造。Minato先生，您說是吧？」
Kanae: 「左邊紅色的相圖通過這些藍色虛線與右邊的冷卻曲線相連。基本上，冷卻曲線顯示了相圖中的實際溫度變化，並在X軸的時間軸上繪製出來。Y軸是溫度，就像相圖一樣。你們可以清楚地看到AC4CH的初晶和共晶出現在曲線上。」
Kanae: 「這就是能夠精確揭示鋁和矽正在發生什麼變化的展開圖——這是你在任何教科書中都找不到的。順帶一提，我們不是畫好玩的。我們是在進行精密的測量和計算。請看下一張圖。」
Kanae: 「這個畫面顯示的是實際分析結果。因為保密關係，我模糊了具體的數值和計算，但舉例來說，我們正在分析氧化物和成核潛力。這些要素的水準對鑄造缺陷有巨大的影響。」
Kanae: 「這是一個我們免費發布的Python腳本。只要輸入每次分析的座標（x=SLS, y=SSPC），它就會生成像這樣的『點狀圖（Dot Diagram）』。我會在未來的章節解釋如何評估結果，但基本上，通過追蹤這些點的移動，你們可以看出鋁湯品質是在變好還是變壞。這讓你們能夠科學地選擇鋁錠和除渣劑，以及優化添加量和處理方法。即使你們採購成本較低的材料，這個工具也能幫助你們識別哪些選項最不容易導致缺陷（不良）。」
Kanae: 「SLS和SSPC是獨家指標。SLS是指『局部凝固時間（Local Solidification Time）』，而SSPC是指『過冷度（Supercooling）』。如果理論聽起來很複雜，別擔心。只要用免費的Python程式輸入數字，它就會幫你畫出這張圖。它可以在智慧型手機和平板電腦上運行，所以請隨意自定義並使用它！」
Kanae: 「每一鍋鋁湯都可以映射到這些區域中。理想的目標區域取決於你們的合金成分、澆道設計、設備和鑄造參數。那麼... 貴公司的鋁湯會落在哪裡呢？」
Kanae: 「我們去現場看看吧？」
Yamasaki: 「Kanae小姐，謝謝妳精彩的見解。請按照計畫進行。剩下的就交給課長和Nagisa了。」
第四話 現場Try
Minato: 「所以，妳到底打算做什麼？」
Nagisa: 「課長，別管那個了。請把撈渣勺移開。」 (Nagisa: "Chief, never mind that. Just move the skimming tool, please.")
Nagisa: 「這就是『Leibniz 熱分析儀』啊！」
Minato: 「工具我移開了。」
Nagisa: 「做得好，課長！您今天真幫得上忙。」
Kanae: 「總之... 我先插上這個100V插座。將熱電偶線連接到內建的溫度控制器... 然後將取樣杯（Sampling cup）放在架子上。這鍋湯已經用你們標準用量的除渣劑處理過了吧？好的，現在將鋁湯倒入杯中...」
Kanae: 「高精度的秘訣是動作要流暢、一氣呵成——不要猶豫——並且讓它溢出來。然後，用桶子蓋住它，以阻擋風和環境溫度的影響。這樣無論夏天還是冬天，都能確保結果一致。」
5分鐘後（量測時間）
Nagisa: 「那麼，判定結果如何？」
Kanae: 「正如我所懷疑的，鋁湯很髒。雖然剛剛用勺子在坩堝中攪動時的手感我就知道了，但氧化物含量確實很高。其實氧化物有兩種類型，但我下次再解釋。原因要嘛是除渣劑不足，要嘛是除渣劑本身沒有發揮作用。我們試著添加更多除渣劑，重新處理並再次測量如何？如果在那之後結果變差，就表示這款除渣劑無效。」
追加處理後的再分析
5分鐘後（量測時間）
Kanae: 「希望你們不要誤會，但你們用的除渣劑可能無效——或者根本選錯了類型。這與我提到的那『兩種氧化物』有關。如果除渣劑有效，它應該會去除有害的氧化物，所以這個數值應該要降低。同時，它應該會增強成核點（Nucleation sites），讓另一個數值變高。」
Kanae: 「如果你們是零缺陷，那也就罷了。但既然有缺陷，除非解決這個問題，否則缺陷不會消失。看著這些數字... 你們是不是遇到了氣孔缺陷和澆不足（Misruns）？這也暗示了內部殘留應力，所以... 加工後會變形？」
Minato: 「光看這個就能知道那麼多嗎？」
Kanae: 「是的。將數值繪製在SLS-SSPC矩陣上，一切就一目了然了。」
SLS-SSPC Matrix
Kanae: 「眾所周知，鈉基（Sodium-based）除渣劑會縮短坩堝和爐子的壽命。技術細節我先省略不談，但事實上，它們也會在鋁湯中留下痕跡。我們在這裡看到了一條特徵曲線，正好表明了這一點。這意味著矽（Silicon）受到了影響... 也就是說，你們的抗拉強度很可能正在受損。」
第五話 解決方案
Kanae: 「其實，我今天帶了我們自家的除渣劑和送料機過來。我們的產品非常有效，而且沒有那些有害的副作用。所以，讓我們用這個來處理鋁湯，然後用同樣的方法再次分析吧。」
待續...
今後的主題/ Coming Up Next
1. 熔劑的選定方法與最佳添加量 (フラックスの選定方法と最適添加量)
2. 關於鎮靜（Calming）與靜置（Settling）的區別 (鎮静と沈静の違いについて)
3. 材料（鋁錠）的選定方法 (材料（インゴット）の選定方法)
4. 關於K模（K-Mold） (Kモールドについて)
5. Ti-B（鈦硼細化劑）的使用方法 (Ti-Bの使い方)
6. 關於除氣裝置 (脱ガス装置について)
7. 關於帶加料器的除氣裝置 (フィーダー付き脱ガス装置について)
8. 關於減壓凝固裝置 (減圧凝固装置について)
9. 流動長（性）試驗裝置 (流動長(性)試験装置)
10. SEM分析／機械性能試驗 (SEM分析／機械的特性試験)
11. 只要有熱分析，僅用回爐料也能製造出良品 (熱分析があればリターン材だけでも良品が作れる件)
型錄 / Brochures
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