鋳造と鍛造の違いと用途：製造現場で知っておくべき基礎知識

鋳造と鍛造の概念

鋳造の概念

鋳造とは、液体金属を特定形状の鋳造キャビティに注入し、冷却凝固させて最終的に部品を得るプロセスを指します。

鍛造の概念

鍛造とは、鍛造プレスで金属ブランクに圧力を加え、金属を塑性変形させ、最終的に一定のサイズ、形状、機械的特性を持つ鍛造品を得るプロセスを指します。鍛造は鍛造とプレス加工の2大構成要素の一つです。

鋳造と鍛造の分類

鋳造の分類

鋳造には主に砂型鋳造と特殊鋳造の2種類があります。

砂型鋳造は砂を鋳造材料として使用するもので、湿式砂、乾式砂、化学硬化砂などがありますが、すべての砂が鋳造に使用できるわけではありません。

砂型鋳造の利点は、金型に使用される砂が再利用可能なためコストが低いことです。

欠点は金型製作に時間がかかり、金型自体は再利用できず、完成品を取り出すために破壊する必要があることです。

特殊鋳造は、天然鉱物砂を主成形材料とする特殊鋳造（ロストワックス鋳造、シェル鋳造、ネガティブプレッシャー鋳造、セラミック鋳造など）と、金属を主鋳造材料とする特殊鋳造（ダイカスト、圧力鋳造、連続鋳造、低圧鋳造、遠心鋳造など）に分類できます。

ダイカスト法は、原料より融点の高い金属で金型を作ります。重力鋳造法、低圧鋳造法、高圧鋳造法に分類されます。 金型材料の融点制約により、鋳造可能な金属に制限があります。

ロストワックス鋳造は特殊鋳造法でもあり、固形鋳造法でもあります。鋳造対象をまずワックスで複製し、セラミック浴で乾燥させ、ワックス複製品にセラミック外皮を形成し、外皮が鋳造プロセスを支えるのに十分になるまで工程を繰り返します。その後、金型内のワックスを溶かし金型を引き抜きます。その後、金型を数回高温処理して硬度を高めてから鋳造に使用します。

鍛造は、鍛造温度により熱間鍛造、温間鍛造、冷間鍛造に分類されます。鋼の再結晶化開始温度は約727℃ですが、一般的に800℃を境界とします。一般的に800℃以上が熱間鍛造、300〜800℃が温間鍛造、常温での鍛造を冷間鍛造と呼びます。

熱間鍛造がほとんどの業界で使用されています。温間・冷間鍛造は材料節約に効果的です。

成形メカニズムにより、鍛造は型鍛造、自由鍛造、リングローリング、特殊鍛造に分類されます。

1. 自由鍛造： 自由鍛造は熱間鍛造で、単純な汎用工具または鍛造装置の上下アンビル間でブランクに直接外力を加え、ブランクを変形させて最終的に所望の鍛造品を得る加工法です。自由鍛造は主に小ロット生産で使用され、一般的にエアハンマー、油圧プレスなどでブランクを加工し製品を得ます。

2. 型鍛造： 型鍛造はオープンダイ鍛造とクローズドダイ鍛造に分類されます。金属ブランクを特定形状の鍛造金型穴で圧縮変形させ、鍛造品を得ます。型鍛造は軽量・大量生産部品の製造に使用できます。また、熱間・温間・冷間鍛造に分類可能です。材料により、鉄系金属型鍛造、非鉄金属型鍛造、粉末製品成形に分類されます。

3. リングローリング： リングローリングは専用リングローリングマシンでさまざまな直径のリング部品を製造し、車輪などの車輪形状部品製造にも使用されます。

4. 特殊鍛造： 特殊鍛造にはクロスウェッジローリング、ロール鍛造、ラジアル鍛造、液体ダイ鍛造などが含まれます。これらの方法は特殊形状部品の製造に適しています。

鋳造と鍛造のプロセス

鋳造プロセス

鋳造プロセスは3つの基本工程に分けられます：鋳造用金属準備、鋳型準備、鋳造加工。 鋳造用金属とは、鋳造生産プロセスで鋳物に使用される金属材料を指します。一般的に金属元素を主成分とし、他元素（金属または非金属）を添加した合金を指し、主に鋳鋼、鋳鉄、鋳造非鉄合金が含まれます。

鍛造プロセス

異なる鍛造方法でプロセスは異なります。中でも熱間型鍛造のプロセスフローが最も長くなります。一般的な順序は：鍛造ビレット切断、ビレット加熱、ロール鍛造準備ビレット、型鍛造成形、トリミング、パンチング、矯正、中間検査（鍛造品の寸法と表面欠陥チェック）、熱処理、洗浄、矯正、検査。

まとめ

鋳造と鍛造の理解を通じて、成形プロセスへの理解をさらに深めることができます。高品質ラピッドプロトタイピング提供に専念するプロフェッショナルメーカーとして、JTRはCNC加工、ダイカスト、射出成形、金属プレスなどのサービスを提供し、金型製造と量産サービスにも対応可能です。