どのタイプの鋳造がより高い冷却速度を実現しますか、薄い水冷銅型で鋳造するか、厚い銅ダイで鋳造しますか？

金属鋳物の冷却を増やすと、微細構造がより微細になり、機械的特性がより高くなることが知られています。金型が2つある場合、1つは厚い銅製のダイ、2つ目は水で冷却された薄肉の銅製のカップまたは金型です。溶けた金属、すなわちアルミニウムをより速く冷却することを除いて、それらのうちのどれですか？

計算された銅の熱拡散率は、熱伝導率x比熱x密度= 385 x 0.385 x 8960 = 1328096m²/ s

一方、水については、0.6 x 4.2 x 1000 = 2520m²/ sのみです!!

そのため、銅は水よりも527倍速く熱を伝達できます。

計算では、銅のダイは熱拡散率が高いため冷却能力が高いようですが、実際には水は冷却能力が高いようです。私はとても混乱しています。

— なめん
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k / ρ {\tilde{C}}_{p}

$k/\rho \tilde{C}_p$

k ρ {\tilde{C}}_{p}

$k \rho \tilde{C}_p$

あなたの基本的な仮定は間違っています。アルミニウムを急速に凍結および冷却すると、粒度は細かくなりますが強度が低下します。それは多かれ少なかれ、鋳造物の溶体化アニーリングでしょう。何かを熱処理したい場合は、別個の操作として行うのが最善です。

— 鍛冶屋

水は新しい水と交換できますが、銅はそれほど多くありません。対流が水の主要な移動方法であると言うのは、より面倒ではありません。

— joojaa

いくつかのメモ：アルミニウムは銅に非常に溶けやすいので、連続鋳造で金型特性が変化することを期待してください。また、金属間化合物が形成される可能性があり、スケールオフする可能性があります。封じ込められた水または密封された水は、液体Al温度で非常に高い蒸気圧（複数GPa）を持っているため、システムで不注意に爆弾を作成することに注意してください。十分な対流で、水を液体金属に直接さらさないことで、この問題を防ぐことができます。おげんきで！

— wwarriner

回答:

私が働いていた会社は、工具鋼の金型と冷却水を増やすために金型内のチャンネルを使用していました。他の人のアドバイスに注意し、いかなる水も溶融アルミニウムと接触させないでください。私はそれが20 'の天井（もっと遠くに行っていただろう）と円周で15'に達するのを見ました。

— アンソニーアルノンII
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キャストする内容によって異なります。薄い断面の小さな鋳物では、吸収する必要のある熱量が低く、表面積と鋳物と鋳型の体積比が高くなります。そのため、塊状の固体銅ダイは、熱を十分にすばやく吸収する可能性があります。

ただし、ダイの温度が上がると熱伝達は遅くなります（温度差は減少します）。鋳造物がより大きなブロックである場合、より小さな表面積を介してより多くの熱が拡散する必要があり、ダイの表面が加熱されると、冷却速度が低下します。この場合、熱を奪い、ダイ表面から離すことができる水があると（ポンプまたは対流によって）、冷却システム全体に熱をより均等に分散させ、温度差を高く保つことができます。

チラーを使用するか、金型を冷却して温度差を大きくし、冷却を高速化することもできます。これにより、固化する際により多くの核生成点が得られ、粒子が小さくなります。しかし、冷却速度を上げると、実際には気孔率やその他の鋳造欠陥が原因で強度が低下することが多く、ダイを適切に満たすことさえできない場合があります（冷却速度を遅くしてより良い鋳造を得るために金型を予熱する人を見てきました）強度を高めるには、他の元素との合金化が最適です。

— かげきば
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