鋳造の基礎：プロセス、メリット・デメリット、主要用語、用途を徹底解説

鋳造とは

鋳造とは、溶融金属を所望形状の型または空隙に注ぎ込み、凝固させて所定形状を形成する製造プロセスと定義されます。このプロセスは、他のプロセスでは製造できない複雑な部品の製造に広く使用されます。旋盤ベッド、フライス盤ベッド、内燃機関部品等の主要部品はすべてこのプロセスで製造されます。

鋳造の作動プロセス

様々な種類の鋳造があり、それぞれ異なる動作をしますが、すべてのプロセスには以下のステップが含まれます：

1. 適切な炉で金属を溶解する。
2. 溶湯を所定の空隙に注湯する。
3. 溶湯を所望の冷却速度で凝固させる。
4. 鋳物を型から取り出し、機械加工、表面仕上げ、研磨等の後工程のために清掃する。

メリットとデメリット

メリット

鋳造は他の製造プロセスに比べて以下のメリットがあります：

• あらゆる複雑構造を経済的に作成可能
• オブジェクトのサイズに制約がない
• 鋳物は高い圧縮強度を持つ
• 鋳造で作られるすべての構造は幅広い特性範囲を持つ
• 精密なオブジェクトを作成可能
• すべての材料を鋳造可能
• 等方性構造を形成
• すべての製造プロセスの中で最も安価
• 複合部品を鋳造で容易に作成可能

デメリット

これらのメリットがある一方で、鋳造には以下のデメリットもあります：

• 表面仕上げが悪く、ほとんどの場合表面仕上げ作業が必要
• 鋳造欠陥がこのプロセスに伴う
• 鍛造と比較して疲労強度が低い
• 大量生産には非経済的

鋳造用語

フラスコ（型枠）

モールディングフラスコは砂型を保持するために使用されます。砂型には鋳造対象オブジェクトの所望空隙があります。砂をフラスコに締め固めて砂型を作り、そこに金属を注いで所望形状を得ます。最低2ピースで構成され、型の容易な抜き取りを可能にします。

コープ（上型）

モールディングフラスコの上部部分をコープと呼びます。

ドラッグ（下型）

モールディングフラスコの下部部分をドラッグと呼びます。

チーク（中型）

モールディングフラスコが2つ以上のパーツで構成される場合、中間パーツをチークと呼びます。複雑鋳造で使用されます。

型（パターン）

型は作成対象オブジェクトのレプリカです。木材、ワックス、その他適切な材料で作られます。モールディングフラスコに配置され、砂を締め固めることで砂中にオブジェクト空隙を形成します。

注湯口（ポーリングベイスン）

型上部にある漏斗形空隙です。金属は注湯口から注がれ、そこから型の様々な部分に供給されます。

ランナー（湯道）

ランナーは溶湯の水平通路です。スプルーとゲーティングシステムを接続します。通常型の下半分に位置します。

ライザー（湯口/リザー）

溶湯注湯が停止した際の溶湯リザーバーとして使用されます。空隙が溶湯で満たされると注湯を停止し、オブジェクトを凝固させます。凝固時に体積収縮が起こり、オブジェクトの所望サイズと形状が減少します。ライザーは型内に設けられ、凝固時の体積収縮の影響を除去するため溶湯を供給します。さらにトップライザー、ブラインドライザー、サイドライザー等に分類されます。

スプルー（湯道/スプルー）

注湯口とランナーを接続する通路です。注湯口からの溶湯流れを制御します。テーパー形状です。

インゲート（内部ゲート）

溶湯が実際の型空隙に流入する入口です。

コア（中子）

中空空隙を鋳造するために使用されます。これも砂構造で、中空部分を作りたい型空隙の適切な位置に配置されます。型空隙に注がれた金属はコアが配置された部分を充填しないため、中空空隙が形成されます。

シャプレット（支栓）

コアの支持部品です。コアを型空隙内で支持・保持するために使用されます。鋳造時に遭遇する様々な力からコアを保護します。

チル（チル/冷鉄）

チルは一般的に固体金属片で、空隙内に配置して冷却速度を高めます。主に溶湯の方向性凝固を作るために使用されます。高い熱伝導率を持ちます。

ベント（ガス抜き）

凝固時にガスを逃がすために型に作られる小さな通路です。

以上が鋳造の定義、作動プロセス、メリット、デメリット、および鋳造で使用される用語についての解説です。ご質問がありましたらコメントでお知らせください。この記事がお役に立てば幸いです。ぜひソーシャルネットワークで共有し、当サイトを購読してさらなる興味深い記事をお楽しみください。