アルミニウム鋳造技術：包括的な比較

アルミニウムは、以下を含む幅広いプロセスで成形できます：

• 鋳造
• 押出
• 鍛造
• 圧延

あらゆる金属において、鋳造はおそらくすべての成形プロセスの中で最も汎用性が高く、最も多様な部品を生み出します。実際、アメリカエネルギー省の推計では、製造品の90％以上に金属鋳造品が含まれています。

他の金属に用いられる同じ鋳造技術をアルミニウムにも適用できますが、アルミニウムで最も人気のある方法には永久鋳造、緑砂鋳造、ダイカストがあります。

永久鋳造

永久鋳造は、高融点金属から再利用可能な型を作るプロセスです。アルミニウムを鋳造する場合、型は多くの場合グレー鉄鋳鉄や鋼で作られます。型の2半分を接合し、予熱します。溶融金属をレードルから注いで型を満たし、鋳物を取り出せるまで十分に凝固させます。多くの場合、鋳物が凝固したらすぐに取り出して冷却します。そうでなければ、鋳物が冷却収縮する際に融通の利かない型が欠陥を生じさせる可能性があります。鋳物を取り出した後、プロセスを即座に繰り返せます。

永久鋳造の利点：

• 型が再利用可能なため、初期工具コストは大量生産で容易に回収可能
• 精密に機械加工された型を使用すれば高い寸法精度が達成可能
• 再現性が高く、鋳造間の準備がほとんど不要

永久鋳造の欠点：

• 「永久」型も永遠に持続せず、大量生産の途中で交換が必要になる場合がある
• 融通の利かない型は、鋳物を速やかに取り出さないと欠陥を生じさせる
• 工具コストは緑砂鋳造に比べて比較的高い

緑砂鋳造

緑砂鋳造は、湿った粘土結合砂を用いて型を形成する一般的な砂鋳造形式です。まず、砂をパターンの周りに詰めて型腔を形成します。次にパターンを取り除き、型腔をブレースに入れ、永久鋳造と同様にもう半分と組み合わせます。溶融金属を型腔に注ぎます。鋳物が凝固したら、型を壊して鋳物を取り出します。鋳物は、タブやライザーなどの不要な特徴を研削で取り除いて仕上げます。多くの施設では、緑砂鋳造で使用された砂の高い割合を回収できます。

緑砂鋳造の利点：

• サイズと重量の幅広い範囲で、ほぼあらゆる部品を緑砂鋳造で製造可能
• 工具と材料コストが非常に低い

緑砂鋳造の欠点：

• 表面仕上げは他の鋳造法ほど滑らかではない
• 寸法精度も他の鋳造法より低い

ダイカスト

ダイカストは、使い捨て砂型ではなく再利用可能な金属型を用いる点で永久鋳造と似ています。しかし、ダイカストでは溶融金属が高圧で型に射出されることが多いです。高圧により、他の鋳造法より詳細で優れた表面仕上げが得られますが、閉じ込められた空気ポケットによりダイカスト品の耐久性が損なわれる可能性があります。ダイカストは小型部品の大量生産に好まれますが、ダイカストの複雑さは限られます。ダイカスト装置の構成が挿入可能なコアの種類を制限するためです。

ダイカストの利点：

• より詳細で優れた表面仕上げの部品を鋳造可能
• ダイスは高級工具鋼から機械加工されることが多く、他の型より長寿命

ダイカストの欠点：

• 初期工具コストが非常に高い
• 複雑さが限られる、特に中空部を持つ製品では顕著
• 気孔などの欠陥により全体的な強度が損なわれる可能性

アルミニウム鋳造法の比較

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この記事は、弊社電子書籍『アルミニウムによる製造：歴史、成形技術、ベストプラクティス』から抜粋されています。無料ダウンロードは以下から：