製品の砂型鋳造

砂型鋳造プロセスをご覧ください

金属鋳造には多くの種類がありますが、砂型鋳造が圧倒的に最も一般的に使用されている種類です。

プロセスは一見シンプルに聞こえます。目的の金属アイテムのレプリカが鋳物砂に押し込まれ、オブジェクトの中空の「ネガ」が作成されます。その隙間は溶けた金属で満たされ、その詳細を捉えています。ボイドが冷えると、元のデザインが忠実にキャプチャされた状態で、金属オブジェクトが砂から引き出されます。

複雑な砂の城や砂の彫刻を作ったことがある人なら誰でも、砂が小さなデザインをうまく捉えることができる方法についてある程度の経験があります。砂はしなやかであるだけでなく、金属鋳造に必要な高熱条件で安価で弾力性があります。

砂型鋳造の基本的な前提

砂型鋳造は、溶融金属の周りにその形状を保持する任意の土の空間に行うことができます。このビデオでは、液体アルミニウムが放棄されたアリの巣に注がれています。金属が冷えた後、それは発掘されてきれいにされ、結果として生じる鋳造物は生息地の形をとらえました。

アーティストは、空の蟻の丘に砂型鋳造で彫刻を作成します

アリが巣を作ったとき、彼らは砂のキャスターがするのと同じ性質に頼っていました：土の十分に詰まった穀物は崩壊に強い構造を作ることができます。この場合、溶融アルミニウムが導入されても生息地は形を保ちます。

砂型鋳造：熟練した工芸品

もちろん、ヒアリはキャスティングを念頭に置いてスペースを作成しません。 「野生の」砂型鋳造では、型からのガスの漏れ、生息地のすべての部分の透過性、および各チャンバーの冷却速度に問題があります。冷却速度の違いにより、金属の領域が弱くなる可能性があります。これは、負荷に耐えられない興味深い魅力的な芸術作品とは無関係です。

ただし、金属の構造と弱点は、エンジン部品や建築要素などの機械的ひずみに対処する工業用鋳造品に関連しています。砂型鋳造を正確な技術と専門知識に依存させるのは、冶金学のこれらの側面を処理しています。

砂型鋳造のプロセスを開始するために、鋳造砂はマラーで準備されます 、砂、結合剤、および水を混合します。エアレーターは砂をほぐし、成形を容易にするために使用されます。鋳物工場の床の山の上で動作するサンドカッターを、マラーの代わりに使用することができます。砂を成形床に運ぶには、ダンプトラックやスクープトラック、またはベルトコンベヤーを使用します。

成形床では、砂が型に成形されます。金型は地面に置くか、コンベヤーで注入ステーションに送ることができます。注いだ後、鋳物をフラスコから取り出します。付着した砂は、シェイクアウトステーションによって除去されます。使用済みの砂は、ベルトコンベヤーまたはその他の手段によって貯蔵ビンに戻されます。

ファウンドリで利用できる機器と方法は多種多様です。これらは、鋳造労働者向けのシンプルで作業を節約する装置から、成形からシェイクアウトまですべてを行う完全に機械化されたユニットにまで及びます。ファウンドリが使用する自動化のレベルは、生産ラインの経済性に基づいています。自動車メーカーのように、何千もの同様の部品を製造している会社は、非常に異なる部品のより小さな実行を行う「ジョブ」ファウンドリよりも多くの自動化を使用する場合があります。

自動化されているかどうかにかかわらず、鋳造所は砂型鋳造の生産に同じタイプのツールを使用します。 フラスコ 型を形成する砂を保持するために使用される剛性フレームです。フラスコは通常、2つの部分で構成されます。コープと呼ばれる上部セクションです。 、および下部のセクション、ドラッグ 。 3つ以上のパーツを使用する場合、中間セクションは頬と呼ばれます。 。多くの鋳造所では、このフラスコは「底板」に設置されています。このボードは、フラスコが取り外されても、パターンの除去、注入、およびその他の重要な手順のために型を動かせるようにするために使用されます。

ファウンドリは、タイト、スナップ、スリップの3つのバージョンのフラスコを使用しています。 タイトフラスコ 金型が金属で満たされている間、所定の位置に留まります。 スナップフラスコ 片方の角がヒンジで固定され、反対側の対角線の角がロックされます。成形業者は、金型を閉じた後、これらのフラスコのフックを外して取り外します。 スリップフラスコ 頑丈な構造で、4つの側面すべてが上から下に向かって先細になっています。閉じた砂型から簡単に滑り落ちます。スナップフラスコまたはスリップフラスコを使用すると、成形業者は1つのフラスコで多くの型を作ることができます。

スナップフラスコまたはスリップフラスコの型を注ぐ前に、木または金属の注ぐジャケットを型の周りに配置し、上に重りを置いて、コープが浮き上がらないようにします。すべてのフラスコのコープセクションとドラッグセクションは、フラスコのピンとガイドによって適切な位置に維持されます。

フラスコは、手でシャベルを使って砂を充填するか、頭上のホッパーから重力を供給し、ビンから連続ベルトで積み込むか、機械式の砂スリンガーでしっかりと充填することができます。非常に大きな金型は、グラブバケットを備えた天井クレーンで埋めることができます。

体当たり 砂を圧縮する最も簡単な方法です。速度を上げるために、空気圧ランマーが使用されます。砂が層状に押し込まれ、均一な密度を得るのが難しいため、この方法は時間がかかります。 スクイーズマシンにより、より均一な結果とより高い生産率が得られます。 。手動スクイーザーは小さな型に限定されていたため、現在は廃止されています。 空圧式機械 より大きな金型で動作し、はるかに高速です。スクイーザー成形機は、フラスコの上部で最大の砂密度を生成し、パターンのパーティングラインの近くで最も柔らかくなります。

ジョルト成形機 、パターンは、エアシリンダーの上部に取り付けられたプレートに配置されます。テーブルが上がると、クイックリリースポートが開き、ピストン、プレート、および金型がシリンダーの上部または打撃パッドに対して自由に落下します。衝撃は砂を詰め込みます。この機械によって生成される密度は、パターンのパーティングラインの隣で最大であり、フラスコの上部近くで最も柔らかくなります。独立したユニットとして、主に中規模および大規模の作業に使用されます。大規模な作業でプレーンジョルトマシンを使用する場合、通常、フラスコの上部をエアハンマーで手動で叩きます。

衝撃スクイーズマシン 衝撃と圧搾の両方の手順を使用します。プレートは2つのエアシリンダーに取り付けられています。小さなシリンダーは揺れ、大きなシリンダーは型を圧迫します。これらは、マッチプレートまたはゲートパターンを使用して、中小規模の作業に広く使用されています。

場合によっては、パターンストリッピングデバイスを衝撃機またはスクイーザー機に組み込むことができます。これらの機械は、型からパターンを自動的に取り除きます。パターンの除去は、jolt-rockover-drawまたはjolt-squeeze-rollover-drawマシンを使用して実行することもできます。これらの機械は型を振動させて、パターンをより簡単に引き抜くことができるようにします。振動の運動エネルギーは、砂の中と金属の中を異なる方法で移動し、コンポーネントの部品を助けます。ロールオーバードローマシンは、型を上下逆さまにして、パターンがより簡単に剥がれるようにします。ロックオーバーマシンは金型を傾けますが、遠くまでは行きません。

サンドスリンガー 最も広く適用できるタイプの体当たり機です。これは、二重関節アームの端にあるインペラと呼ばれる回転ポンプで構成されています。このアームには、砂をインペラに供給するコンベヤーが取り付けられています。インペラは高速で回転し、砂に衝撃時に型にしっかりと突き刺さる速度を与えます。機械のヘッドはフラスコのすべての部分に向けることができます。これは、大型の機械で手動で行うことも、小型の金型の高速生産ラインで自動的に制御することもできます。

バイブレーター すべてのパターン描画マシンで使用されます。これらは、除去する前に砂のグリップからパターンを解放します。それらを使用すると、パターンを抽出する際の金型の損傷が最小限に抑えられ、より均一なサイズの鋳造品を製造できるという追加の利点があります。バイブレーターは通常空圧式です。

小さな鋳物は、スタック成形法を使用して注ぐことができます。この場合、各フラスコの上面にはドラッグキャビティが成形され、下面にはコープキャビティがあります。これらは適切な高さまで積み重ねられ、一般的なスプルーから注がれます。

冶金学とメーカー運動

初期の冶金学者は、数人の職人の小さな作業で青銅と真ちゅうを鋳造しました。その後、鉄器時代の長い期間にわたって、そして産業革命を続けて、鋳造所は、鉄鋼および鉄の鋳造品を作るために必要な異常に高い温度を管理し、成長する経済の生産需要に追いつくことに特化した大規模な事業になりました。最近、伝統的な製造技術を取り戻す動きがあります。ホームファウンドリの愛好家は、安全性と複雑さの懸念から、鉄や鋼よりも融点の低い金属を使用していますが、実行する手順の多くは同じです。プロセスが一緒になるのを見ると、鋳造作業の謎を解くことができます。

YouTubeのクリエイターであるTheKingof Randomは、自宅にあるMiniMetalFoundryのこの短い動画でアルミニウム鋳造のデモを行っています。彼の鋳造品のほとんどは、「フォームキャスティング」法を使用しています。これは、ポリスチレンの形状を緩い遊び場の砂に埋めるインベストメント鋳造の一種です。 6:42に、彼は緑の砂型鋳造がどのようにより良い表面仕上げを生み出すかを示しています。彼が使用している木製の容器は「タイトなフラスコ」を形成しています。

King of Randomは、自宅の金属鋳造所で鋳造を実演します。

このビデオの重要な側面の1つは、安全性に焦点を当てることです。溶銑がコンクリートに注がれると、破砕がどのように発生するかがわかります。非常に危険な事故が、多くの鋳造所が土の床で設計されている理由です。金属鋳造は面白くて楽しいですが、重傷を負うリスクは高いです。

砂型鋳造：革新的な伝統

鋳造所は何千年もの間金属物体を製造してきました、そしてその間、砂型鋳造の基本的な前提は同じま​​までした：よく詰められた砂の粒でできた隙間に金属を注ぎます。砂型鋳造物は、産業時代に遍在しています。ほとんどの産業機械、エンジン、および多くの建築設備の重要な部分です。しかし、業界は安全性、サイズ、一貫性、速度の向上を支援するために革新を続けており、この製造形態は、明日の技術を生み出す発明者や設計者の革新を支えています。砂型鋳造は、興味深いパラドックスのセットです。これは単純に見えるプロセスですが、完璧にするには複雑さと技術が必要です。これは、最も伝統的なスキルの1つであり、絶え間なく継続的な革新の場でもあります。今日、鋳造所の仕事が愛好家や好奇心旺盛な人々によって再発見され、私たちが毎日使用するオブジェクトの歴史を理解しようとしているのも不思議ではありません。

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