パターンのキャストとパターン作成

ファウンドリは、鋳造金属オブジェクトのモデルとしてパターンを作成して使用します

鋳造とは、液体金属を型に流し込み、冷却して固化させるプロセスです。鋳造工程では、アート作品からエンジン部品まであらゆるものを製造できます。形状は金型の空洞によって決まりますが、金型を形作るために何かが必要です。それがパターンの出番です。

パターンは、キャストされるオブジェクトのモデルです。パターンが型に印象を与え、液体金属が型に注がれ、金属が元のパターンの形に固化します。

パターン作成は、定義が示唆するほど単純ではありません。パターンは、金型キャビティの成形に加えて、正確な寸法を提供し、金型キャビティを壊さずに出る手段を備え、凝固収縮と歪みを補償し、液体金属を金型に供給するためのゲートとライザーの供給システムを備えている必要があります。欠陥があると、キャストが失敗する可能性があります。

これらすべての要素を正しく取得するには、精度と数回以上の計算が必要です。各パターンは慎重に設計および構築されています。

パターンには手当が含まれています

パターンメイキングは、パターンをデザインする技術です。これは、鋳造プロセスの最初で最も重要な部分です。

パターン作成には、キャストしたい形状の正確なレプリカを作成するだけではありません。パターンメーカーは、金型のタイプと鋳造金属の特性を考慮する必要があります。これらの許容値はパターンに組み込まれています：

• ドラフト

  パターンは、それを壊したり歪ませたりすることなく、それが形作る各型から取り除く必要があります。ドラフトは、パターンの削除を容易にするテーパーです。テーパーの正確な角度は、パターンの複雑さ、型のタイプ、および表面のタイプによって異なります。

• 収縮許容量

  すべての材料と同様に、金属は冷えると収縮します。パターンが最終製品に指定された正確な寸法で作成された場合、鋳造は必要なサイズよりも小さくなります。収縮許容値は、冷却中に金属が収縮する量を補正します。正確な許容値は、鋳造される金属によって異なります。

• 歪み許容値

  予想される冷却歪みを補正するために、パターンを意図的に歪ませることができます。

• 加工手当

  一部の鋳物は機械加工で仕上げられています。機械仕上げの鋳造品のパターンには、仕上げ段階で失われる材料を補うために、意図的に余分な材料が含まれています。

すべてのパターンにはゲーティングシステムが必要です

すべてのパターンには、液体金属を金型キャビティに供給するゲートシステムが含まれています。ゲートシステムは、金属が金型に入る速度も調整します。速度が速すぎると、乱流の液体金属が金型を侵食する可能性があります。遅すぎると、空洞を完全に埋める前に冷える可能性があります。

システムには、相互接続されたいくつかのパーツが含まれています。

• コップを注ぐ

  液体金属は、注ぐカップ/洗面器に直接注がれます。スラグを金属から分離し、乱流を減らし、正しい流量を維持するのに役立ちます。

• スプルー＆ランナー

  金属は注入カップから先細のスプルーに流れ込み、次にランナーを通り、次にゲートに供給されます。

• ゲート

  金属はゲートを通って流れ、金型キャビティを満たします。小さなゲートはゆっくりと固化する鋳造物に使用され、大きなゲートは急速に固化する鋳造物に使用されます。方向性凝固を促進するには、ゲートを慎重に配置する必要があります。

• ライザー

  ライザーは、空洞の収縮を防ぐリザーバーです。ライザーが適切に機能するには、鋳造よりもゆっくりと冷却する必要があります。

ゲートパターン ゲートシステムをメインパターン本体に組み込みます。または、手動でカットするか、別のパターンピースを使用して、ゲーティングシステムを追加することもできます。

さまざまなパターンタイプがあります

パターンには、木、金属、プラスチック、ワックスなど、さまざまな素材があります。パターンの素材は、使用する鋳造量とプロセスに基づいて選択されます。木と金属のパターンは通常砂型鋳造で使用されますが、ワックスはインベストメント鋳造以外に使用されることはめったにありません。

パターンは、必要な鋳造物のサイズ、形状、および数に応じて、複雑さが異なります。今日のファウンドリで使用されているパターンには多くの種類があります。より一般的なものには、次のものがあります。

• 緩いパターン

  通常、木材で製造されます。これらは、製造する必要のある鋳造物の単一の表現であり、より複雑なパターンに関連する生産性は問題にならない可能性が高いため、少数の鋳造物が必要な場合にのみ使用されます。ルーズパターンで成形する場合、通常、鋳造用の供給システム（ゲート、ライザーなど）は手作業で砂に切り込まれます。一部の緩いパターンは、成形を容易にするために2つに分割される場合があります。

• ゲートパターン

  多くの場合、ルーズパターン、ゲート、または「マウント」パターンよりも複雑なパターンは、生産性を高め（手作業による切断やその他の成形ステップを排除することにより）、金型の再現性を高めるために、パターンとともにゲートおよびランニングシステムを組み込むためにマウントされます。 、これにより、鋳物の全体的な品質が向上します。

• マッチプレートパターン

  これらは一般的に木材で製造されますが、これらのパターンは、成形プロセスをスピードアップするために、プレートの反対側に取り付けられたパターンのコープ（上）およびドラッグ（下）部分でキャストされることもよくあります。ゲートシステムは通常、これらのパターンを特殊なタイプの成形機に取り付けるために使用される固定具/継手とともに、マッチプレートにも埋め込まれています。これらのパターンは、一般に、大量の生産がそのようなパターンを作成するための追加のより高いコストを必要とし、生産の一貫性が非常に重要である場合に使用されます。

• インベストメント鋳造ダイ

  ロストワックスの印象は、インベストメント鋳造の鋳造所で型を作るために使用される実際のパターンです。しかし、これらの印象はどこから来るのでしょうか？インベストメント鋳造ダイは、最終的にロストワックス鋳造型を形成するワックスパターンを生成するために使用されます。ロストワックス鋳造プロセスでは各ワックスパターンが破壊されるため、鋳造ごとに1つ必要であり、これらのワックスパターンはダイで製造されます。ダイは、多くの場合、少なくとも2つの部品を備えた複雑な金属製の工具であり、内部の空洞が機械加工されて、目的のワックスパターンの形状になります。これらのダイにワックスが注入され、冷却後、ダイが分離され、ワンピースのワックスパターンが抽出されます。サンドモールディングと同様に、金属コアやその他の部品をこれらのインベストメント鋳造ダイに組み立てて、目的の鋳造物の内部空洞やその他の複雑な部品を形成することができます。