砂型鋳造用語マスターガイド：基礎から応用まで

砂型鋳造は、砂で立体パターンから型を作り、溶融金属を型腔に注いで凝固させる金属成形プロセスです。金属部品が冷却・形成された後、砂シェルを除去します。一部部品は鋳造後に二次加工を要します。

砂型鋳造で製造される典型的な製品には、エンジンブロック、シリンダーヘッド、ピストン、フレーム、ブラケット、高馬力エンジン用マニホールド、インペラ、ハウジング、建設・農業機械用トランスミッションのギアボックス部品などがあります。本稿では砂型鋳造プロセスに関連する基本用語を紹介します。

砂型鋳造で使用される主要用語

砂型鋳造作業は鋳造所で行われます。鋳造所担当者とニーズを的確に話し合うためには、砂型鋳造プロセスで使われる主要用語を知っておくことが重要です。

生産用語

• 砂：砂型鋳造で使用される砂の種類には、石英砂を樹脂材料と混合したレジン砂があります。緑砂プロセスでは化学添加剤を使用しません。
• パターン：砂に空洞を形成するための形状。完成鋳造品よりわずかに大きく、収縮を見込んで作られます。
• 型（モールド）：溶融金属を注ぎ込んで鋳造品を作る空洞。型は上下2分割で、上を「コープ」、下を「ドラッグ」と呼びます。パーティングラインが2つの型半分の分割線を示します。
• コア：外部型に配置して鋳造品の内部形状を形成するプレフォームドインサート。材料が型全体を埋め尽くすのを防ぎ、所望の形状を実現。コア作成にはホットボックス法とコールドボックス法の2プロセスがあります。
• フラスク：通常アルミニウム、鋼、木製の容器箱で、造型砂を保持。砂締め機で砂をフラスクに充填。アライメントシステムでコープとドラッグをパーティングライン周りで同位置に合わせます。
• 溶解炉：原材料を非常に高温で溶融状態にする装置。チャージは炉に投入される金属の重量。
• レードル：大型レードルで溶融金属を溶解炉から注湯バシンへ移し、不純物を分離してから型へ注ぎます。
• スプルー（ダウンスプルー）：注湯バシンとゲーティングシステムを連結する通路。垂直でストレートなテーパー付き円形断面。高さで溶融材料の流速を制御します。
• ゲーティング（ランニング）システム：溶解炉から型へ材料を供給する流れを慎重に制御するシステム。ランナーは水平配置。
• ライザー：ランニングシステムの一部で、溶融金属凝固時の収縮を補うリザーバーとして機能。
• 鋳造空洞（キャビティ）：凝固が起こる場所。残留溶融金属はライザーから排出されます。
• ベント（ガス抜き）：型に設けられた小さな開口部で、凝固時にガスを逃がします。
• チル：鋳造品全体で凝固を均一化するために型内に配置する金属インサート。
• シェークアウト：凝固した鋳造品を型材料から分離するプロセス。

プロセス用語

• 許容品質レベル（AQL）：ランダムに選択したサンプルを用いた検査システムに基づく品質レベル。
• アズキャスト（As-Cast）：二次加工なしで鋳造品を使用すること。
• バインダー：砂混合物に強度を付与する剤。
• キュア（硬化）：硬化させること。
• 仕上げ代（フィニッシュアローワンス）：鋳造品表面に残し、さらなる加工プロセスを可能にする材料量。
• 不合格率（リジェクションレート）：スクラップになった部品数と製造総数の比率。パーセンテージで表す。

部品設計起因の欠陥

• ホットティア：空洞内で収縮が金属を引き裂く際に発生するクラックの一種。
• 収縮（シュリンク）：設計により液体金属が引き戻されない凝固が生じることで発生。
• ディップス：金属が砂壁から離れることで生じる収縮欠陥の一種。
• ノンクリーンアップ（NCU）：加工時に初めて明らかになる欠陥。加工後に滑らかな平面や円筒面を残すのに十分な金属がなく、アズキャスト表面が残る。

型準備の誤りによる欠陥

• 砂介在物：鋳造品内の異物。強度を低下させ、加工時に問題を引き起こす。
• カットとウォッシュ：流れる金属が砂型の一部を浸食した領域。
• スウェル：鋳造金属部品表面に膨らみのように現れ、砂締め不良が原因。
• シフト：コープとドラッグが接するパーティングラインでオフセットが生じる現象。また、コアが確実に固定されていない場合、型内でコアがシフトすることも。

注湯・凝固プロセス起因の問題

• ガス孔（ポロシティ）：空気が金属内に入り、空洞の最高点に上昇するか、金属内部に閉じ込められる。
• 酸化物欠陥：金属が空気にさらされることで生じ、弱点領域の原因となる。
• コールドシャット：2つの金属フロントが接触しても融合せず、鋳造品に弱い領域を生じさせる。
• ノンフィル：空洞が完全に満たされる前に金属が凝固し、金属が欠けた領域が生じる。

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