知っておくべき鋳造におけるパターン・アローの5つの種類

鋳造におけるパターン・アローアンスは、鋳造工程でおろそかにされると非常に重要です。そうすると、出来上がった部品は必要なサイズよりも小さくなってしまうかもしれません。これは莫大な経済的損失につながります。そのため、鋳造パターンに適切な許容誤差を選択することで、効率を大幅に改善し、無駄を省くことができます。では、鋳造工程でどのようにパターン許容誤差を使用するのでしょうか。鋳造におけるパターン許容値にはどのようなものがありますか？
パターンと鋳造に考慮される通常の手当は以下の通り。

1. 鋳造時の収縮代
2. 鋳物の加工代
3. 鋳造時の抜き勾配
4. ノックまたは揺さぶり手当
5. 鋳物におけるキャンバー代または歪み代

収縮代とは、冷却または凝固の過程で鋳物のサイズが小さくなること。すべての材料に存在する特性です。その収縮率は、鋳物の材質や形状、温度の影響を受けます。収縮の大きさは材料によって異なります。そのため、最終的には鋳型よりも小さな鋳物になります。

収縮は固体収縮と液体収縮に分けられる。

液体収縮： 固相線温度で液体から固体に変化する際の金属の体積減少。
解決策金型にライザーを設置する。
固体収縮： 固体状態での金属の温度低下による体積減少。
解決方法鋳造時の収縮代は、鋳造パターンの許容差に規定されています。
一般的に、収縮は特別な方法で制限されない限り、すべての材料に存在する。そして収縮の割合は、材料、温度、厚さなどが違えば一定である。そのため、経験豊富なメーカーであれば、製造前に収縮率のデータを提供することができる。

そこで、他の鋳造金属の収縮代について理解しておこう。

金属の種類	収縮量（%の場合）
灰色の鋳鉄	0.55 % - 1.00 %
白い鋳鉄	2.10%
可鍛鋳鉄	1.00%
鋼	2.00%
マンガン鋼	2.60%
マンガン	1.80%
亜鉛	2.60%
真鍮	1.30 % - 1.55 %
ブロンズ	1.05 % - 2.10 %
アルミニウム	1.65%
アルミニウム合金	1.30 % - 1.60 %
錫	2.00%

周知のように、鋳造法は金属を鋳造する最も安価で直接的な方法である。そのため、砂型鋳造工程における一般的な取り代には、寸法精度や表面仕上げに欠陥があります。加工代とは、鋳物の表面仕上げを解決することである。製造直後の鋳物の表面は粗く、手作業で研磨または研削する必要があります。
そのため、表面加工に必要な厚みを確保する必要があり、これが鋳造における加工代となります。部品の大きさや材質にもよりますが、2～15mm程度の加工代を確保します。表面が研磨されている場合は、それに応じて加工代を増やす必要があります。

金属と合金の種類		加工手当
鋳鉄	大型鋳物 (>1000 mm)	10.0 mm
	中型鋳物（150mm未満）	3.0 mm
鋳鋼	大型鋳物 (>1000 mm)	12.0 mm
	中型鋳物（150mm未満）	4.3 mm
非鉄材料	大型鋳物 (>1000 mm)	5.0 mm
	中型鋳物（150mm未満）	1.5 mm

金型からパターンを取り出す際、パターン取り出し方向と平行な面がわずかに損傷する。パターンの垂直面には、テーパーがややついた面が発生する。パターン上のこれらの平行面は、これらの変化を補正するためにわずかにテーパーが付けられています（1～2度に近い）。これにより、鋳造に影響を与えることなく、型からデザインを簡単に取り外すことができます。抜き勾配とは、型紙を傷つけないようにするための型紙表面の変化です。抜き勾配の深さは通常、パターンの垂直方向で1メートルあたり5～30ミリです。精密鋳造における抜き勾配は、1メートルあたり3～6ミリ程度です。
パターンに必要なドラフト量は、以下の要因によって決まる。

1. 鋳物の形状
2. 成形材料
3. 鋳造深度
4. 成形方法

鋳造が終わると、型を型からはずし、少し揺すります。この工程で型が目立つようになります。そのため、鋳型のサイズは実際の鋳物のサイズよりも小さくするのが一般的です。

場所によっては薄いため、冷却中に金属が変形することがある。あるいは、鋳造時の加熱ムラにより、冷却時に緩やかな変形や曲がりが生じる場合がある。このような鋳造時の曲がりや変形を避けるため、曲率を逆方向に調整し、金属の厚みが不均等なために曲がりが発生した場合に、鋳物がまっすぐになるようにします。回し代は、鋳造中の曲がりを補正するパターン設計の変更です。

これらは、鋳造パターンにおける一般的な許容範囲です。私たちは、鋳物が最初の段階で要件を満たしていることを確認するために、鋳造する前にさまざまな予防措置を講じる必要があります。