11種類の鋳造プロセス

産業上の需要と用途の増加に伴い、複雑で高品質の製品に対する需要も同時に増加しています。 幸いなことに、さまざまな用途やユーザーのニーズに合わせて、複雑で精密な製品を製造できるさまざまなタイプの鋳造プロセスがあります。

製造要件に適した鋳造方法を選択するには、これらの方法の長所と短所を理解することが有益です。 この記事では、さまざまなタイプの鋳造プロセスとその長所と短所の概要を説明します。

鋳造工程の概要

鋳造法とは、溶かした金属を型に流し込み、室温まで冷却して固めることで、所望の形状の金属部品を製造する製造方法です。 サイズに関係なく、複雑で入り組んだ部品を製造できます。

鋳造では等方性の金属部品を大量に製造できるため、大量生産に適しています。 さらに、特定のユーザーの要求を満たすために、使用される材料と金型によって異なるさまざまなタイプの鋳造品があります。

さまざまな種類の鋳造プロセス

鋳造プロセスにはさまざまな種類があり、各プロセスにはユーザーの要件に応じて独自の長所と短所があります。

1. サンドキャスティングプロセス

砂型鋳造は、鉄または非鉄を問わず、あらゆる金属合金の鋳造に使用できる多用途の鋳造プロセスです。 エンジンブロック、シリンダーヘッド、クランクシャフトなどの自動車金属鋳造部品などの工業用ユニットでの大量生産に広く使用されています。

このプロセスでは、天然結合砂や合成砂などのシリカベースの材料で作られた型を使用して、滑らかな型表面を形成します。 金型表面は、コープ（上半分）とドラッグ（下半分）の 2 つの部分で構成されます。 溶かした金属を注ぐカップを使って型に流し込み、固まるまで放置して最終的な形状を作ります。 最後に、余分な金属をトリミングして、最終的な金属鋳造製品の仕上げを行います。   

砂型鋳造にはメリットとデメリットがあります。

2. 重力ダイキャスティング

一般に永久鋳型鋳造としても知られる重力ダイカストでは、鋼、グラファイトなどの金属で作られた再利用可能な鋳型を使用して、金属および金属合金を製造します。 このタイプの金属鋳造では、ギア、ギア ハウジング、パイプ継手、ホイール、エンジン ピストンなどのさまざまな部品を製造できます。

このプロセスでは、重力の影響下で溶融金属が金型キャビティに直接注入されます。 より良くカバーするために、ダイを傾けて充填を制御できます。 溶けた金属は金型内で冷却され、固化して製品が形成されます。 その結果、このプロセスにより、鉛、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム合金、特定の青銅、鋳鉄などの材料の鋳造がより一般的になりました。

この鋳造プロセスは、他の圧力鋳造プロセスとは対照的に、ボトムアップのアプローチで金型に充填します。 ただし、このプロセスは砂型鋳造よりも鋳造速度が高くなります。 ただし、高価な金型を使用するため、比較的コストが高くなります。 以下でそのメリットとデメリットを確認してください。

3. 圧力ダイカスト

圧力ダイカストには圧力に応じて XNUMX つのタイプがあります。 つまり、 低圧ダイカスト と 高圧ダイカスト。 高圧ダイカストは、高精度が必要な複雑な形状の大量生産によく使用されます。 一方、大型で単純な部品の製造には、低圧ダイカストが好ましい鋳造プロセスです。

このタイプの金属鋳造では、亜鉛、錫、銅、アルミニウムなどの非鉄金属および合金が、潤滑剤が塗布された再利用可能な型に高圧で注入されます。 したがって、金属の硬化を避けるために、高速射出プロセス全体を通じて高圧が維持されます。 最後に、プロセスの完了後、鋳物の抽出と仕上げが行われ、余分な材料が除去されます。

圧力ダイカストは、金型に充填するプロセスが重力ダイカストとは異なります。 圧力ダイカストでは、溶融金属を金型に高圧で注入します。 その後、溶融金属は急速に凝固し、必要な製品が生成されます。

その利点と欠点を以下にまとめます。

もっと： 用途に応じてダイカストかサンドカストのどちらか適切なプロセスを選択してください。

4. インベストメント鋳造

ロストワックス鋳造としても知られるインベストメント鋳造は、耐火材料と結合剤を含むワックスパターンを注入して使い捨てセラミック鋳型を成形し、その後、溶融金属を鋳型に注入して金属鋳物を製造するプロセスです。 インベストメント鋳造は高価で労働集約的なプロセスであり、ギア、自転車のトランク、モーターディスク、ブラストマシンのスペアパーツに至るまで、さまざまな金属鋳造製品を製造するための大量生産や複雑な鋳造に使用できます。

以下にそのメリットとデメリットをまとめます。

5. 石膏鋳造

石膏鋳造プロセスは、型が「パリの石膏」と呼ばれる混合物で作られることを除いて、砂型鋳造に似ています。 石膏は熱伝導率と熱容量が低いため、砂に比べて金属の冷却が遅く、特に薄断面部品の高精度を達成するのに役立ちます。 ただし、高温の鉄系材料には適しません。

特に、石膏型鋳造プロセスでは、30グラムの小型鋳物から45キログラムの大型鋳物まで製造できます。 たとえば、下の画像は、このプロセスで作成された断面厚さ 1 mm の鋳造コンポーネントを示しています。

その利点と欠点について詳しく学びましょう。

6. 遠心鋳造

ロト鋳造としても知られる遠心鋳造は、遠心力を利用して円筒部品を工業的に製造するプロセスです。 このタイプの金属鋳造では、予熱したスピニングダイを使用し、その中に溶融金属を注ぎます。 遠心力は、溶融金属を高圧でダイ内に分配するのに役立ちます。

遠心鋳造には XNUMX つのバリエーションが存在します。 真遠心鋳造法、半遠心鋳造法、縦型遠心鋳造法。 半遠心鋳造は、真の遠心鋳造とは異なり、スプルーを使用して金型を完全に充填します。 しかし、実際の遠心鋳造では回転を続けるため、溶融金属が側面に付着してしまいます。 それに対して、垂直遠心鋳造は、その名前が示すように、真の遠心鋳造と同じプロセスに従って方向性成形を使用します。

通常、遠心鋳造では円柱のような回転形状が生成されます。 特にブッシュベアリング、クラッチプレート、ピストンリング、シリンダーライナーなどの部品。また、金型の中心に金属を流し込むことにより、ブローホール、ヒケ、ガスポケットなどの欠陥を軽減します。 ただし、すべての種類の合金に適しているわけではありません。

7. ロストフォームキャスティング

ロストフォーム鋳造法はインベストメント鋳造に似ていますが、ワックスの代わりにフォームをパターンに使用する点が異なります。 パターンが形成されたら、浸漬、コーティング、スプレー、または刷毛塗りによって耐火セラミックによるコーティングが行われます。 次に、溶融金属を型に流し込み、目的の製品を形成します。

この技術は、合金鋼、炭素鋼、合金鋳鉄、鉄合金などのさまざまな材料に使用できます。特に、ポンプハウジング、消火栓、バルブ、継手などの製品はロストフォーム鋳造プロセスを通じて製造されます。

ロストフォーム鋳造には、高精度、高精度の製造など、多くの利点があります。 ただし、このプロセスにはいくつかの制限があるため、少量のアプリケーションには適していません。

8. 真空鋳造

真空鋳造は、その名の通り、100 バール以下の真空圧で製造を行い、金型キャビティからガスを排出する鋳造法です。このプロセスでは、気泡や空気ポケットを排除するために、真空チャンバー内の金型キャビティに溶融金属を注ぎます。金型キャビティを真空排気することで、金属注入プロセス中にキャビティ内に閉じ込められるガスが減ります。最後に、金属は加熱チャンバーで硬化され、金型から取り出されます。

真空ダイカストプロセス 自動車、航空宇宙、エレクトロニクス、海洋、通信などのさまざまな業界で人気があります。その結果、この製造プロセスによって製造されるコンポーネントには、構造シャーシコンポーネントや自動車の車体部品などがあります。

9. 絞り鋳造

液体鍛造またはスクイズ鋳造は、永久金型鋳造と型鍛造を XNUMX つのステップで統合するハイブリッド金属成形プロセスです。 このプロセスでは、特定量の溶融金属合金を金型に注入し、圧力を加えて成形します。 次に、金属部品を溶融温度以上に加熱し、金型から抜き取ります。

特に、スクイズダイカストは、自動車システムの安全性が重要な部品の潜在的な鋳造プロセスです。 たとえば、スペース フレーム ジョイント、アルミニウム製フロント ステアリング ナックル、シャーシ フレーム、ブラケット、ノードなどです。

このタイプの金属鋳造は、鋳造プロセスと鍛造プロセスの利点を組み合わせたものです。 たとえば、凝固中に加えられる高圧は、収縮や気孔の発生を防ぐのに役立ちます。 ただし、特定の工具要件があるため、大量生産には他の鋳造プロセスほど普及していません。

10. 連続鋳造

名前が示すように、一定の断面を持つ金属プロファイルを一貫して大量生産できます。 このタイプの鋳造は棒鋼の製造で一般的です。 また、垂直鋳造により、ビレット、インゴット、バーなどの半連続鋳造が作成されます。

このプロセスでは、溶融金属が水冷の開放型モールドに計算された速度で注入され、中央の液体金属上に固体金属の表面が形成されます。 このように、金属の凝固は外側から内側に向​​かって起こります。このプロセスが完了すると、金属のストランドが金型から連続的に取り出されます。 機械式剪断機または移動式酸素アセチレントーチによって、所定の長さの製品を切断できます。

一般に、連続鋳造を使用して作成された製品は、均質で一貫性があり、緻密です。 ただし、その使用はそのような用途に限定されます。 その他の利点と欠点は次のとおりです。

11. シェルモールド

シェルモールディングは消耗品の金型鋳造プロセスです。 これは、砂のフラスコではなく、硬化した砂の殻が型のキャビティを形成する点を除けば、砂型鋳造プロセスに似ています。 使用する砂は砂型鋳造で使用されるものよりも細かく、樹脂と混合して熱処理してパターンの周りのシェルを硬化します。

シェルモールディングでは、ギアボックスハウジング、コンロッド、小型ボート、トラックのボンネット、円筒ヘッド、カムシャフト、バルブボディなどの工業製品を製造しています。

鋳造品は表面仕上げや寸法精度が良好です。 ただし、この種の鋳造には部品のサイズと重量の制限が含まれます。 その他の利点と欠点は次のとおりです。

各種鋳物製造の基本手順

ほとんどの場合、鋳造プロセスは、パターン作成、型作成、金属合金の選択と注入、そして最後に鋳造部品の仕上げなどの基本的な手順に従います。

• パターン作成

パターンを作るには、型の形状を決めることが重要です。 このために使用される材料は、ワックス、砂、プラスチック、さらには木材です。

• 金型製作

次に、鋳造用のさまざまなタイプの金型を作成する必要があります。 使い捨て型は、砂、石膏、またはセラミックシェルから作ることができます。 それぞれに製造方法が異なります。 また、泡や蝋で作った模様を窯で焼きます。

• 金属合金を選択してください

金属鋳物は、鉄または非鉄合金から製造されます。 合金は、最終鋳造用途に最適な機械的特性を備えた元素の化学混合物です。 ここで、鉄合金には鋼、可鍛鉄、ねずみ鉄が含まれます。 非鉄金属には以下のものが含まれますが、 アルミニウム合金、青銅と銅。

• 合金を溶かして流し込む

合金を選択したら、次のステップは金属を型に流し込むことです。 このプロセスでは、固体金属をるつぼの上に置き、溶けるまで直火または炉内で加熱します。 小型鋳造の場合、るつぼから直接溶湯を注湯することも可能です。 ただし、より大きな鋳物では、金型に注ぐ前に金属を大きな取鍋に移す必要がある場合があります。

• フィニッシング

固化後、鋳造品を取り出し、 金属表面仕上げ その上で行われます。 さらに、仕上げのプロセスには、大きな廃棄物を除去するためのスクラブや機械加工による余分な材料の除去が含まれる場合があります。

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