砂型鋳造の熱処理の種類

砂型鋳造は、最初に砂の 3 次元パターンから金型を形成し、溶融金属を金型キャビティに流し込んで凝固させる金属成形プロセスです。プロセスの一環として、鋳物は一連の加熱および冷却プロセスを経て、顧客が設定した硬度、金属組織、および機械的仕様を満たしていることを確認する場合があります。

砂型鋳造による代表的な製品には、エンジン ブロック、シリンダー ヘッド、シリンダー ピストン、フレーム、ブラケット、高馬力エンジン用マニホールド、インペラー、ハウジング、建設用トランスミッション システムのギアボックス部品、農業機械などがあります。熱処理は、鋳物の機械的および物理的特性を改善し、引張強度を高め、金属の延性または伸びを減らします。この記事では、砂型鋳造の熱処理の種類について説明します。

砂型鋳物の熱処理の段階は?

熱処理には、砂型鋳物の制御された加熱と冷却が含まれます。目的は、高温を使用して材料の微細構造を変化させ、鋳造物の機械的特性に望ましい変化をもたらすことです。熱処理の 3 つの主な段階は次のとおりです。

• 加熱:金属を一定の温度までゆっくりと加熱することで、ひび割れを起こさずに形状を維持します。ひび割れや歪みを避けるために、この段階で金属が均等に加熱されるようにすることが重要です。加熱速度は、材料の種類、金属の熱伝導率、鋳物のサイズに基づいています。
• 浸漬 (保持):金属を所定の時間、目的の温度に保持します。このステップの目的は、必要な内部構造変化が達成されるまで、材料を指定された温度に保つことです。浸漬段階の長さは、材料の種類、ワークピースのサイズと複雑さによって異なります。金属の表面の構造的な変更のみが必要な鋳造品もあれば、作品全体でより均一な特性を実現する必要がある鋳造品もあります。
• 冷却:鋳物は、制御された方法で室温まで冷却され、所望の機械的特性が得られます。冷却は、材料の種類に応じてさまざまな方法で行うことができます。空冷、冷却媒体による冷却、または溶液中で急冷することができます。

砂型鋳造の熱処理の種類は?

加熱、浸漬、冷却の手順は同じですが、最終的な結果に影響を与える熱処理プロセスにはバリエーションがあります。これらには、材料を加熱する温度、その温度に保持する時間、および冷却速度が含まれます。熱処理の種類:

• アニーリング:材料は上限臨界温度を超えて加熱され、ゆっくりと冷却されます。アニーリングは、金属の特性を改善して耐久性と加工性を高めるために使用されます。また、後続のプロセスに影響を与える可能性のある残留応力も低減します。これにより、破砕のリスクが少なくなるため、鋳造プロセスに柔軟性がもたらされます。アニーリングにより、ワークピースに追加の機械加工を実行する能力が向上します。
• 焼きならし:焼きならしは、加工物の硬度を高めます。正規化では、材料の温度はアニーリング範囲を超えて、その結晶構造が変化するポイントまで上昇します。その後、室温の空気で冷却します。この熱処理により、ワークピースの応力が軽減され、機械加工性が向上します。
• 硬化:硬化は金属をより強くしますが、もろくなることもあります。次に、この脆さを軽減するために材料を焼き戻す必要がある場合があります。ゆっくりと冷却するプロセスの代わりに、材料を水、塩水、または油溶液に浸すことによって急速に冷却または急冷します。場合によっては、表面の素材のみが硬化します。
• 焼戻し:焼戻しでは、材料を硬化点より低い温度に加熱し、その温度に保持して空冷します。焼き戻しは脆さを軽減しますが、素材を柔らかくすることもあります。

適切な熱処理方法の選択は、関係する金属の種類と目的の最終特性に関連しています。

砂型鋳造の熱処理の利点

素材の種類、鋳物の使い方、お客様の仕様によって、熱処理によって得られるメリットはさまざまです。熱処理の一般的な利点には、次のようなものがあります。

• 素材に必要な柔らかさや硬さを実現する
• 電気伝導率と熱伝導率に影響を与える
• 磁気の性質を変える
• 以前のプロセスのストレスを軽減する
• 望ましい化学的性質を追加する

砂型鋳造の熱処理の詳細

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