砂型鋳造の理解：ステップバイステッププロセス解説

砂型鋳造は、複雑な形状と精巧なピースを持つ三次元オブジェクトの作成において汎用性を発揮します。
このプロセスは数世紀にわたり使用されてきました。今日、新しいイノベーションにより、砂型鋳造技術は部品、コンポーネント、最終製品の少量生産と大量生産の両方に対応できるよう合理化されています。しかし、多くの人々は砂型鋳造プロセスがどのように機能するかを知りません。

実際のプロセスには通常6つのステップがあります。しかし、パターンを使用して金型を作るか、または砂の中に製品の所望形状の空洞を作るために機械加工を使用するか（試作や設計変更の可能性がある製品開発で有时使用される）など、特定の要因によって追加タスクが含まれる場合があります。

設計パターン作成

金型のパターンは製品仕様に基づいて作成されます。また、実際の製品のレプリカとなるパターンはわずかにオーバーサイズに作られます。このオーバーサイジング手法は、使用される金属の種類と、溶融状態から固体状態への特性変化に基づいて行われます。一部の金属は加熱時に膨張し、冷却時に収縮します。他の金属は逆の挙動を示します。パターンをオーバーサイズにすることで、金属が膨張しても金型が破損しない余地を確保します。

ゲートとライザーの作成

パターンは砂金型に配置される際、ゲートとライザーも追加されます。ゲートとライザーは、メインパターンへと、また砂金型から外へと続く通路です。溶融金属はこれらの通路に注がれ、パターン金型の中心へ流れ込みます。これらの通路には他の利点もあります。溶融金属から発生するガスを排出させます。また、溶融金属の凝固に伴う熱収縮を補助します。通路により金属が全ての隙間に充填され、精巧なピースに隙間が生じません。金属が膨張すれば、余分な金属がゲートとライザーに逆流し、パターン壁を破ることはありません。金属が収縮すれば、ゲートとライザーの余剰金属がパターンに戻り、全ての隙間を埋めます。

金型作成

名前が示す通り、金型作成プロセスで砂が使用されます。砂は耐火性を持ち、熱に耐えながら形状を維持できます。砂には通常、結合剤や粘土など他の材料が添加され、溶融金属の注湯に耐えられるよう金型を保持するのを助けます。砂金型プロセス全体はフラスクと呼ばれる箱内で行われます。通常、箱には上部（コープ）と下部（ドラッグ）の2つのパーツがあります。これら2つの箱はクランプされて三次元部品を作ります。

下部金型箱（ドラッグ）に部分的に砂を詰め、パターンとゲートシステムを追加。コア（一種の成形砂）が内部に配置されることもあり、パターン自体がこれらの特徴を含まない場合に内部鋳造表面の形状形成を助けます。コアを固定するため、コアプリントとチャプレットと呼ばれる金属片が追加されます。その後、上部金型箱（コープ）がドラッグ上にクランプされます。

その後ドラッグ箱は、パターン、ゲートシステム、コアが覆われるまで残りの砂で満たされます。箱は隙間がないよう圧密されます。余分な砂が除去され、コープがドラッグから外されてパターンとコアが慎重に抽出されます。

鋳造注湯

パターンとコアが除去され、形成された金型形状が溶融金属用に準備されます。溶融金属冷却後に鋳造品を取り出しやすくするため、一種の潤滑剤が添加されます。潤滑剤はより良い表面仕上げの提供にも役立ちます。

次に、コープとドラッグ箱が固定されます。金属注湯時にコープが浮き上がらないよう、ウェイトで固定します。金属はゲートとライザーを通じて金型に流入します。その後金属を冷却させます。

砂シェークアウト

金属が冷却・凝固したら、ドラッグとコープ箱から砂を振るい落とします。砂は破砕され回収され、多くの場合再利用可能です。

仕上げ

金属部品がフラスクから取り出されたら、最終仕上げプロセスを経ます。このプロセスでは、金属部品に接続された全てのゲート、ライザー、ランナーを切り取ります。その後、部品をサンドブラストと研削で所望の滑らかさと表面仕上げを達成します。

砂型鋳造に関わるプロセスを理解することで、お客様はこの技術がコンポーネントと製品作成に適しているか判断できます。インプローの砂型鋳造能力について詳しく知りたい方は、今すぐお問い合わせください。