金属鋳造について知っておくべきこと
その歴史の中で、金属鋳造は剣から風力タービンまであらゆるものを製造するために使用されてきました。今日では、高品質の金属部品を製造するための最も価値があり用途の広い方法の 1 つとなっています。
金属鋳造とは?
金属鋳造 溶融液体金属を型に流し込む製造/繊細なプロセスです。
金型の内部構造は、製造中の部品の否定的な印象と組み合わされているため、溶融金属が金型内で冷却および凝固すると、最終部品の形状が形成されます。完成品は金型から取り出されます。
金属の鋳物にはさまざまな種類があり、それぞれの使用分野に応じて独自の利点があります。パターン、型、および充填技術は、これらの違いの間で大きく異なる可能性があります.
金属の鋳造は汎用性の高いプロセスですが、鋳造部品には特定の設計上の制約があり、エンジニアは冷却段階での金属の収縮を考慮する必要があります。
金属鋳造のプロセス
中央の金属鋳造プロセスでは、金属を加熱して金型に流し込み、冷却して固化させた後、完成した部品を金型から取り出します。一般的なケースでは、プロセスにはさらに多くの段階があり、さまざまな金属鋳造プロセスがさまざまなアプローチで機能します。
手順はキャストのバリエーションによって異なりますが、一部は完全に省略されています。
- パターンの作成: パターンは、ほとんどの金属鋳造に必要なステップであり、最終部品の複製が金型を作成するための鍵です。通常、パターンの素材はワックス、木材、プラスチックであるため、パターンは恒久的または柔軟にすることができます。
- コアの作成: 中空部品の鋳造には中子が必要です。これは、鋳造部品の内部形状を形成する金型キャビティ内に配置される固体の材料です。 (たとえば、より大きな円筒形の金型内の円筒形のコアは、チューブ形状の鋳造部品を生成します。)
- 型を作る: 金型は、目的の用途に応じてさまざまな方法で作成されます。たとえば、恒久的な金型は CNC マシンを使用して作成できますが、砂型はパターンの外側に砂の混合物を塗布して作成されます。金型の製作は金型製作と呼ばれ、専門分野です。
- 型の充填: 金属が溶けるまで加熱し、金型に流し込むか押し込みます。たとえば、重力鋳造では、溶融材料をキャビティに下向きに注ぎます。高圧ダイカストでは、金型を固定するために高いクランプ力が必要で、高圧でキャビティに押し込まれます。
- パーツの取り外し: 鋳造品が冷えて固まったら、型から外します。砂型鋳造のようなプロセスでは、金型を破壊して内部の部品に到達する必要があります。恒久的な金型の場合、金型の 2 つの半分が引き離され、再び使用できるようになります。
- 後処理: 鋳造金属部品は、使用の準備が整う前に、たとえば金型の残りを除去するために洗浄する必要がある場合や、その他の後処理手順が必要になる場合があります。
金属鋳造の強み
鍛造やCNC加工などの他の金属加工オプションよりも金属鋳造を選択する多くの正当な理由があります .金属鋳造の主な利点には次のようなものがあります。
巨大で重い部品を生産できます
非常に肉厚の部品を製造できます
(組み立てられたコンポーネントではなく) 大型のワンピース パーツに適しています
優れたベアリング品質
一部の軽合金に最適
素材の多様性
金属鋳造の制限には、避けられない欠陥、制限された寸法精度、労働集約性、通常は高い最低注文数が含まれます。
金属鋳物の主な種類
ダイカスト
このプロセス ダイカスト金型は、複雑なプラスチック金型の製造に使用される最も重要なタイプの鋳造の 1 つです。そのうちの 2 つは、再利用可能な工具鋼金型ツールを使用します。エンジニアが詳細な部品を製造できるキャビティ。
カスタム金型を作成するコストは高いため、このプロセスは大量生産でより一般的になります.ただし、一度製造すると、これらの金型は複数回使用できます。ダイカストは、多くの場合、優れた表面仕上げを備えています。
アルミニウム ダイカストとマグネシウム ダイカストの両方が、高品質の部品に広く使用されています。
重力鋳造
重力鋳造は、ダイカストと同様に、再利用可能な金型を使用して金属を鋳造する方法です。ただし、重力鋳造では、液体金属を圧力ではなく重力に依存して、金型内を上から下に移動させます。金型は最初の鋳造の前に予熱する必要があり、熱疲労が少ないため、通常は鋳鉄でできています。
インベストメント キャスティング
インベストメント キャスティングは、ロスト ワックス キャスティングとも呼ばれ、手頃な価格のパターンと金型を使用して金属を鋳造する方法です。両方のアイテムは、鋳造プロセス中に破壊されます (ただし、溶融ワックスは再利用できることがよくあります)。
重力鋳造のように、インベストメント キャスティングには数千年の歴史があります。ロスト ワックス キャスティング プロセスでは、型を作るために耐火材料を型に流し込む前に、ワックスまたは同等の材料から (時には手で、時には樹脂 3D プリンターを使用して) パターンを作成します。
投資は、モデルの周りにセラミック層を適用することです。これは、溶融金属の型として使用されます。このセラミック層は、ピーリングと呼ばれるプロセスで除去されます。
サンドキャスティング
砂型鋳造は、何世紀にもわたる単純な金属鋳造法であり、代替技術よりも手頃な価格です。鋳型材料として砂（粘土などの結合材料を混ぜたもの）を使用し、鋳型は高温に耐えることができます。
砂型鋳造工程では、モデルはフラスコと呼ばれる特別な箱の砂に浸されます。モデルの周りに砂を詰めて型を作り、そこに溶けた金属を流し込むことができます。
金属鋳造プロセスで使用される砂は、生砂 (湿った粘土) または空気セット砂 (接着剤を含む乾燥砂) のいずれかです。
その他の鋳造プロセス
ローム成形やシェル成形 (どちらも消耗品の成形プロセス) や、遠心鋳造や連続鋳造などの恒久的な成形プロセスなど、製造に使用される金属鋳造プロセスは他にも数十あります。
産業技術