金属鋳造の理解：プロセス、メリット、用途

鋳造

金属液体成形、または鋳造は通常、部品の形状とサイズに適した鋳造キャビティに液体金属を注湯し、冷却・凝固させてブランクまたは部品を得る加工方法を指します。

技術プロセス

液体金属 → 金型充填 → 凝固収縮 → 鋳造部品

技術的特徴：

• 複雑形状部品の製造が可能、特に内部空洞が複雑な部品。
• 高い適応性。合金タイプと部品サイズにほぼ制限なし。
• 原材料源が広く、鋳造廃棄物リサイクル可能、設備投資が低い。
• 歩留まりが悪く、表面品質が劣り、作業条件が悪い。

鋳造分類

砂型鋳造

砂型で部品を製造する鋳造方法。鋼、鉄、ほとんどの非鉄合金鋳造に広く使用。

砂型鋳造技術プロセス

砂型鋳造技術的特徴

• 複雑形状、特に複雑な内部空洞を持つワークブランクに適する。
• 適応範囲広く、低コスト。
• 一部の塑性不良材料（鋳鉄等）では、砂型鋳造が関連部品・ワークブランク製造の唯一の方法。

砂型鋳造の用途

自動車エンジンブロック、シリンダーヘッド、クランクシャフト等鋳造品。

ロストワックス鋳造（精密鋳造）

ロストワックス鋳造は通常、融解性材料で形状を作り、形状表面に複数層の耐火材料をコーティングしてシェルを作る鋳造方法を指します。

その後形状を溶かしてシェルから排出し、分割面のない鋳造を得て、高温焼成後に砂を充填できます。

ロストワックス鋳造技術プロセス

ロストワックス鋳造技術的特徴

メリット

• 高い寸法・幾何精度。
• 高い表面粗さ（※原文"High surface roughness"は「表面粗さが高い＝粗い」だが、文脈から「表面仕上げが良い」の誤記と思われる。日本語では「高い表面品質」や「滑らかな表面」と訳すのが適切）。
• 複雑形状鋳造品製造可能、鋳造合金材料に制限なし。

デメリット

• 作業工程が複雑でコスト高。

用途

ロストワックス鋳造は、複雑形状、高精度要求、または他工法では不可能な小型鋳造部品に適する。タービンエンジンブレード等。

ダイカスト

ダイカスト技術的特徴

メリット

• ダイカストでは液体金属が高圧を受け、流速が速い。
• 製品品質良好、寸法安定、交換性良好。
• 生産効率高く、ダイカスト金型再利用可能。
• 大量生産向き、良好な経済効果。

デメリット

• ダイカスト部品はガス孔・ポロシティ発生しやすい。
• ダイカスト品は塑性低く、荷重・振動条件下での使用に不向き。
• 高融点合金のダイカスト金型寿命が短く、ダイカスト生産拡大に影響。

低圧鋳造

低圧（0.02〜0.06MPa）で液体金属を鋳型に充填し、圧力下で結晶化させて鋳造品を形成する方法。

低圧鋳造技術プロセス

低圧鋳造技術的特徴

• 鋳造圧力と速度を調整可能、あらゆる鋳型（金属型、砂型等）、あらゆる合金、あらゆるサイズ鋳造品に適用。
• 鋳造品は圧力下で結晶化。致密な鋳造構造、明確な輪郭、滑らかな表面、高い機械的特性。特に大型薄肉部品に有益。
• 湯口不要、金属利用率90〜98%に向上。
• 低労働強度、良好な作業条件、簡易設備、機械化・自動化実現容易。

用途

低圧鋳造は伝統製品に適用、シリンダーヘッド、ホイールハブ、シリンダーラック等。

遠心鋳造

回転鋳型に溶湯を注入し、遠心力作用下で鋳型充填・凝固させる鋳造方法。

遠心鋳造技術プロセス

遠心鋳造技術的特徴

メリット

• ゲートシステムとライザーシステムの金属消費がほぼゼロ。プロセス収率大幅向上。
• 中空鋳造品生産に金型コア不要。結果、長尺管状鋳造品生産で金属充填能力大幅向上。
• 鋳造品は高密度、低気孔・スラグ等欠陥、高機械的特性。
• 複合金属鋳造品（シリンダー・スリーブ等）製造容易。

デメリット

• 異形鋳造品生産に限界。
• 鋳造品内径精度低く、表面粗く、品質劣り、機械加工代大。
• 比重偏析発生しやすい。

遠心鋳造用途

遠心鋳造は最初に鋳鉄管生産で使用。冶金、鉱山、輸送、排水灌漑機械、航空、国防、自動車等業界で鋼・鉄・非鉄炭素合金鋳造品製造に使用。鋳鉄管、内燃機関シリンダーライナー、シャフトスリーブ鋳造生産が最も一般的。

真空ダイカスト

ダイカスト中にダイカストキャビティ内ガスを除去することで、ダイカスト品の気孔と溶解ガスを排除・大幅低減し、機械的特性と表面品質を向上させる先進的ダイカストプロセス。

技術的特徴：

真空ダイカストのメリット：

• ダイカスト気孔を排除・低減、機械的特性と表面品質向上、塗装性能改善。
• キャビティ背圧低減により、低比圧・鋳造性能劣る合金使用可能。小型マシンで大型ダイカスト品製造可能。
• 充填条件改善、薄肉ダイカスト品製造可能。

真空ダイカストのデメリット：

• 金型構造複雑、製造・セットアップ困難で高コスト。
• 真空ダイカストが適切に制御されないと、効果はわずか。

ロストフォーム鋳造（キャビティ鋳造）

鋳造品と類似サイズ・形状のパラフィンワックスまたは発泡モデルをクラスター化。耐火コーティング塗布・乾燥、乾燥石英砂に埋設、モデル振動。負圧鋳造下でモデル気化、液体金属がモデルの場所を占め、冷却凝固後鋳造品完成。

技術的特徴：

• 高鋳造精度、砂芯不要で生産時間短縮。
• 分割面なし、設計柔軟、自由度高。
• クリーン生産、無公害。
• 投資と生産コスト削減。

ロストフォーム鋳造用途：

複雑構造の各種サイズ精密鋳造品に適し、合金タイプと生産ロットに制限なし。グレー鋳鉄エンジンボックス、高マンガン鋼エルボ等。

連続鋳造

溶融金属を「モールド」と呼ばれる特殊金属金型に連続注湯し、凝固（クラスト形成）した鋳造品を金型他端から連続引き抜き、任意長さまたは指定長さの鋳造品を得る先進的鋳造方法。

技術的特徴：

• 金属急冷により結晶微細・組織均一、機械的特性良好。
• 金属節約、歩留まり向上。
• モデリング等工程免除でプロセス簡素化、労働強度低減。
• 連続鋳造は機械化・自動化実現しやすく、生産効率向上。

連続鋳造用途：

形状不変の長尺鋳造品に使用可能。鋼、鉄、銅合金、アルミニウム合金、マグネシウム合金等。インゴット、スラブ、ビレット、パイプ等。