金属鋳造について知っておくべきことすべて
液体金属と型を含む金属加工プロセスである金属鋳造は、何千年も前から存在しています。
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作るために使用されてきました、そして今日それは高品質の金属部品を作るための最も価値がありそして用途の広い方法の1つです。
このガイドでは、ダイカスト、インベストメント鋳造などの多くのバリエーションを含む鋳造金属の基本と、最も一般的な鋳造金属について説明します。
金属鋳造とは何ですか？
金属鋳造は、溶融した液体金属を型に流し込むことを含む製造/製造プロセスです。
金型の内部は、成形品のネガティブな印象を与えるように設計されているため、溶融金属が金型内で冷却されて固化すると、最終部品の形状になります。その後、完成した部品を金型から取り外すことができます。
製造される部品と使用される金属に応じて、さまざまな種類の金属鋳造があり、それぞれに固有の利点があります。パターン、型、および充填技術は、これらの品種間で大きく異なる可能性があります。
金属の鋳造は用途の広いプロセスですが、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。
金属鋳造プロセスの説明
中央の金属鋳造プロセスでは、金属を加熱し、金型に流し込み、冷却して固化するのを待ってから、完成した部品を金型から取り出します。実際には、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方法で機能します。
以下は、金属鋳造プロセスの簡略化された概要です。一部の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ることに注意してください。
1。パターンを作る ：最初から、多くの金属鋳造プロセスでは、型を作るために使用される最終部品の複製であるパターンの製造が必要です。パターンは永続的または消耗品のいずれかであり、ワックス、木、プラスチックなどの素材で作ることができます。
2。コアを作る ：中空部品の鋳造では、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た中実の材料であるコアを設計する必要がある場合があります。 （たとえば、大きな円筒型の中にある円筒形のコアは、チューブ状の鋳造部品を生成します。）
3。型を作る ：金型は、プロセスに応じてさまざまな方法で作られています。たとえば、永久的な金型は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適用することによって作成されます。金型を製造する方法は金型製作として知られており、専門分野です。
4。型を埋める ：金属は溶けるまで加熱され、金型に流し込まれるか押し込まれます。たとえば、重力鋳造では、溶融材料がキャビティに下向きに注入されます。高圧ダイカストでは、ダイを安全に保つために必要な高い型締力で、高圧でキャビティに押し込まれます。
5。パーツの取り外し ：鋳造部品が冷却されて固化したら、金型から取り外します。砂型鋳造のようなプロセスの場合、これは、内部の部品に到達するために金型を破壊する必要があることを意味します。永久金型の場合、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。
6。後処理 ：鋳造金属部品は、使用する前に、たとえば金型の残りを取り除くために、クリーニングまたは他の後処理ステップが必要になる場合があります。
金属鋳造の利点
鍛造やCNC機械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理由はたくさんあります。金属鋳造の主な利点は次のとおりです。
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（CNC機械加工などと比較して）、労働集約的、および通常は高い最小注文数量が含まれます。
主な種類の金属鋳造
ダイカスト
複雑で詳細な部品の最も重要なタイプの金属鋳造の1つであるダイカストは、2つの再利用可能な工具鋼ダイを使用します。 工具として。このプロセスは、プラスチック射出成形に似ています。溶融材料は、高い圧力でキャビティに押し込まれます。 、エンジニアが細部まで部品を作成できるようにします。
カスタムダイを作成するコストは高く、大量生産でこのプロセスがより一般的になります。ただし、一度製造されると、これらのダイは何度も使用できます。ダイカストは表面仕上げに優れている傾向があります。
高品質の部品には、アルミダイカストとマグネシウムダイカストの両方が広く採用されています。
重力鋳造
ダイカストと同様に、重力鋳造は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、重力キャスティングは重力に依存しています 圧力ではなく、液体金属を金型を通して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、多くの場合鋳鉄で作られています。
重力鋳造は他のすべての金属鋳造技術よりも前からあり、重力鋳造部品は何千年も前から存在しています。これは永久鋳型鋳造の一形態です。重力鋳造プロセスの代替には、ガス圧と真空が含まれます。
インベストメント鋳造（ロストワックス鋳造）
インベストメント鋳造またはロストワックス鋳造は、消耗品のパターンと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、溶けたワックスは再利用できることがよくあります）。
インベストメント鋳造と同様に、インベストメント鋳造は数千年前のものです。ロストワックス鋳造プロセスでは、耐火材料をパターンの周りに注いで型を作る前に、ワックスまたは同等の材料でパターンを作成します。手作業で作成することも、樹脂3Dプリンターを使用することもあります。
投資 パターンの周りに適用されたセラミック層であり、溶融金属の型として機能します。このセラミック層は、分割と呼ばれるプロセスで除去されます。 。
砂型鋳造
砂型鋳造は、金属を鋳造するための単純な何世紀も前の方法であり、代替技術よりも手頃な価格です。型材には砂（粘土などの接着剤を混ぜたもの）を使用しており、高熱に耐えることができます。
砂型鋳造プロセスでは、フラスコと呼ばれる特別な箱に入れられた砂にパターンを浸します。 。パターンの周りの砂を圧縮することにより、溶融金属を注ぐことができる型を作ることができます。
金属鋳造プロセスで使用される砂は、緑色のいずれかです。 砂（湿った粘土）またはエアセット 砂（接着剤で乾いた砂）。
その他の鋳造プロセス
製造には、ローム鋳造やシェルモールド（どちらも消耗型プロセス）や、遠心鋳造や連続鋳造などの永久鋳造プロセスなど、さらに多くの金属鋳造プロセスが使用されています。
鋳造圧力：高いか低いか？
金属ダイカストは貴重な金属加工プロセスであり、高圧ダイカストと低圧ダイカストの2つのカテゴリに分類できます。適切な圧力の選択は、材料、肉厚、部品サイズなどの要因によって異なります。
高圧ダイカスト は低圧ダイカストよりも一般的な技術であり、2倍以上の頻度で使用されます。
アルミニウムや亜鉛などの軟質合金に理想的な高圧ダイカストでは、液体金属を高圧および高速で金型に押し込み、金型を閉じたままにするために強力なプレスが必要になります。したがって、このプロセスは低圧ダイカストよりも費用がかかります。
高圧ダイカストの利点：
低圧ダイカスト は、溶融金属をより穏やかに金型に押し込む、より遅い形式のダイカストです。低融点の合金に適しています。高圧ダイカストよりも低速ですが、低圧で金属を鋳造するプロセスは複雑な形状に適しており、非常に強力な部品を製造できます。
低圧ダイカストの利点：
鋳造可能な金属
鋳造プロセスにはさまざまな金属が適しています。ただし、3ERPで受け入れられる最も一般的な3つの鋳造材料は、アルミニウム、亜鉛、およびマグネシウムです。
アルミニウム鋳造
アルミニウムの鋳造は、アルミニウムを形成するための最も普及している手段です。 A380やA383などの合金からトランスミッションやエンジンなどの産業用部品や自動車部品などの製品を製造するために使用されます。
アルミ鋳造を行うにはいくつかの方法があります。アルミダイカストは、そのスピードと優れた表面仕上げにより、大量生産に最適です。永久鋳型鋳造は、超強力アルミニウム部品に適しています。砂型鋳造は、少量で複雑な形状のアルミニウム鋳造に適しています。
鋳造プロセスに関係なく、アルミニウムの鋳造は丈夫で軽量な部品を作るため、非常に用途が広いです。
亜鉛鋳造
亜鉛合金は、鋳造に適した人気があり、手頃な価格で、広く入手可能な金属です。亜鉛鋳造は通常、高圧ダイカストを伴い、高い生産率と最小限の後処理要件を可能にします。
亜鉛は鋳造の流動性が高いため、亜鉛を鋳造すると、壁が非常に薄く、細部が細かい部品になる可能性があります。亜鉛はまた、より良い接合のために冷間成形することができます。
メーカーは、ZAMAK亜鉛合金または亜鉛-アルミニウム（ZA）合金から選択できます。鋳造亜鉛部品には、自動車部品、空調部品、電子部品が含まれます。
マグネシウム鋳造
鋳造、特に高圧ダイカストは、マグネシウム部品を製造するための最も一般的な金属加工プロセスであり、マグネシウム部品の生産量の約98％を占めています。
マグネシウムはすべての構造金属の中で最も軽いため、軽量化用途に最適です。マグネシウム鋳造のその他の利点には、非常に薄い壁、優れたディテール、および優れた剛性対重量比が含まれます。
少量のマグネシウム部品は石膏鋳造を使用して作成することもできますが、マグネシウムダイカストは専門的な用途に最適です。
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