鋳造加工とは、所定の鋳型に、条件に合わせた金属の溶融液を流し込み、冷却固化させて目的の形状、大きさ、性能を得る加工です。成形が容易、低コスト、短時間で済むなどの優れた特徴を持ち、航空宇宙、自動車、工作機械製造などの分野で広く使用されています。
我が国の鋳造技術は新しい技術ではなく、長い歴史を持つ文化遺産です。しかし、現在の伝統的な鋳造プロセスでは、デザイン品質やデザインコンセプトの点で、鋳物製品に対する現代のニーズを満たすことができません。したがって、新しい鋳造プロセス技術をどのように創出するかについては、深い議論と研究が必要です。鋳造は他の加工・成形法に比べて精度が悪く、構造特性も鍛造に劣ります。したがって、鋳物の精度を向上させ、その構造特性を最適化する方法にも注目し、研究する価値があります。
型の材質は砂、金属、セラミックなどでも構いません。要件に応じて、使用される方法は異なります。それぞれの鋳造工程にはどのような特徴があるのでしょうか？どのような商品がそれに適しているのでしょうか？
1.砂型鋳造
鋳造材質：各種材質
鋳造品質：数十グラム～数十トン～数百トン
鋳肌品質：悪い
鋳造構造：シンプル
生産コスト: 安い
適用範囲: 最も一般的に使用される鋳造方法。手成形は、単品、小ロット、成形機では難しい複雑な形状の大型鋳物に適しています。機械モデリングは、バッチで生産される中型および小型の鋳物に適しています。
プロセスの特徴: 手動モデリング: 柔軟で簡単ですが、生産効率が低く、労働集約度が高く、寸法精度と表面品質が低くなります。機械モデリング: 寸法精度と表面品質は高いですが、多額の投資がかかります。
砂型鋳造は、今日の鋳造業界で最も一般的に使用されている鋳造プロセスです。さまざまな素材に適しています。鉄合金および非鉄合金は砂型で鋳造できます。数十グラムから数十トン以上の鋳物を製造できます。砂型鋳造の欠点は、比較的単純な構造の鋳物しか製造できないことです。砂型鋳造の最大の利点は、生産コストが低いことです。ただし、表面仕上げ、鋳造金属組織、内部密度の点では比較的低いです。造形に関しては、手で造形することも機械で造形することもできます。手成形は、単品、小ロット、成形機では難しい複雑な形状の大型鋳物に適しています。機械モデリングにより表面精度と寸法精度が大幅に向上しますが、投資は比較的多額になります。
2. インベストメント鋳造
鋳造材質：鋳鋼および非鉄合金
鋳造品質：数グラム---数キロ
鋳肌品質：非常に良い
鋳造構造: あらゆる複雑さ
生産コスト：大量生産の場合、完全機械加工生産よりも安価になります。
適用範囲: 鋳鋼および高融点合金の小型で複雑な精密鋳造品のさまざまなバッチ。特に美術品や精密機械部品の鋳造に適しています。
プロセス特性: 寸法精度、表面は滑らかですが、生産効率は低いです。
インベストメント鋳造プロセスは以前に始まりました。私の国では、春秋時代に貴族向けの宝飾品の製造にインベストメント鋳造法が使用されてきました。インベストメント鋳造は一般により複雑で、大型鋳造には適していません。このプロセスは複雑で制御が難しく、使用および消費される材料は比較的高価です。そのため、複雑な形状や高精度が要求される小型部品、あるいはタービンエンジンブレードなどの加工が難しい部品の製造に適しています。
3. ロストフォームキャスト
鋳造材質：各種材質
鋳造質量：数グラム～数トン
鋳肌品質：良好
鋳造構造: より複雑
生産コスト: 低め
適用範囲: 異なるバッチでのより複雑でさまざまな合金鋳造。
プロセスの特徴：鋳物の寸法精度が高く、鋳造設計の自由度が高く、プロセスが簡単ですが、パターン燃焼は一定の環境影響を及ぼします。
ロストフォーム鋳造は、鋳物とサイズや形状が似ているパラフィンまたはフォームモデルを接着して組み合わせてモデルクラスターを作成します。耐火塗料を刷毛で塗って乾燥させた後、乾燥した珪砂に埋めて振動させて形を整え、負圧下で流し込んで模型を蒸発させます。液体金属がモデルの位置を占め、凝固して冷却されて鋳物を形成する新しい鋳造方法です。ロストフォームキャストは、マージンがほとんどなく正確な成型を実現する新しいプロセスです。このプロセスでは、型取り、パーティング面、砂中子が不要です。そのため、鋳物にバリ、バリ、抜き勾配がなく、金型中子のコストを削減できます。組み合わせによる寸法誤差。
上記 11 の鋳造方法には、それぞれ異なるプロセス特性があります。鋳物の生産では、さまざまな鋳物に対応する鋳造方法を選択する必要があります。実際のところ、難成長鋳造法に絶対的なメリットがあるとは言い難いのが現状です。生産においても、誰もが適用できるプロセスやコストパフォーマンスの低いプロセス方法を選択します。
4. 遠心鋳造
鋳造材質：ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄
鋳物品質：数十kg～数トン
鋳肌品質：良好
鋳物構造：一般に円筒状の鋳物
生産コスト: 低め
適用範囲: さまざまな直径の回転体鋳物およびパイプ継手の小ロットから大ロットまで。
プロセスの特徴: 鋳物は高い寸法精度、滑らかな表面、緻密な組織、高い生産効率を備えています。
遠心鋳造とは、回転する鋳型に液体金属を流し込み、遠心力を作用させて鋳物に充填・固化させる鋳造法です。遠心鋳造に使用される機械を遠心鋳造機といいます。
遠心鋳造に関する最初の特許は、1809 年に英国の Erchardt によって提案されました。この方法が製造に徐々に採用されるようになったのは、20 世紀初頭になってからです。 1930 年代に我が国でも、鉄パイプ、銅スリーブ、シリンダーライナー、バイメタル鋼裏銅スリーブなどの遠心管およびシリンダー鋳物が使用され始めました。遠心鋳造はほぼ主要な方法です。また、耐熱鋼ローラーや一部の特殊鋼継目無管ブランク、抄紙機の乾燥ドラムなどの生産現場でも遠心鋳造法は非常に有効に活用されています。現在、高度に機械化され自動化された遠心鋳造機が生産され、量産機械遠心パイプ鋳造工場が建設されました。
5. 低圧鋳造
鋳造材質：非鉄合金
鋳造品質：数十グラム～数十キロ
鋳肌品質：良好
鋳造構造：複雑（砂中子あり）
生産コスト：メタルタイプは生産コストが高い
適用範囲: 小規模なバッチ、できれば大型および中型の非鉄合金鋳物の大規模なバッチで、薄肉の鋳物を製造できます。
プロセス特性：鋳造組織が緻密で、プロセス歩留まりが高く、設備が比較的単純で、さまざまな鋳型を使用できますが、生産性は比較的低いです。
低圧鋳造とは、液体金属を型内に充填し、低圧ガスの作用により鋳物を凝固させる鋳造法です。低圧鋳造は、当初主にアルミニウム合金鋳物の製造に使用されていましたが、その後、その用途はさらに拡大され、銅鋳物、鉄鋳物、高融点鋼鋳物を製造するようになりました。
6. 圧力鋳造
鋳物材質：アルミニウム合金、マグネシウム合金
鋳造品質：数グラム～数十キロ
鋳肌品質：良好
鋳造構造：複雑（砂中子あり）
生産コスト: ダイカストマシンと金型の製造コストが高い
適用範囲：各種中小型非鉄合金鋳物、薄肉鋳物、耐圧鋳物の量産。
加工特性：鋳物は寸法精度が高く、表面が滑らかで、組織が緻密で、生産効率が高く、低コストであるが、ダイカストマシンや金型のコストが高い。
圧力鋳造には、ダイカスト金型への高圧かつ高速充填という 2 つの大きな特徴があります。一般的に使用される射出比圧力は数千から数万 kPa、または 2×105 kPa に達する場合もあります。充填速度は10～50m/s程度で、場合によっては100m/s以上に達することもあります。充填時間は非常に短く、通常は 0.01 ～ 0.2 秒の範囲です。他の鋳造法と比較して、ダイカストには次の 3 つの利点があります。製品の品質が良いこと、鋳物の寸法精度が高く、一般に 6 ～ 7 級、さらには 4 級に相当することです。良好な表面仕上げ、通常グレード 5 ～ 8 に相当。強度 硬度が高く、一般に砂型鋳造に比べて強度は25～30％高いが、伸びは約70％低下する。安定した寸法と優れた互換性を備えています。薄肉で複雑な鋳物をダイカストすることができます。たとえば、亜鉛合金ダイカスト部品の現在の最小肉厚は 0.3 mm に達する可能性があります。アルミニウム合金鋳物の最小肉厚は0.5mmに達する場合があります。最小鋳造穴直径は0.7mmです。最小ネジピッチは0.75mmです。
投稿日時: 2024 年 7 月 8 日
