特殊鋳造法とは？

前回の記事では、さまざまな種類の鋳物についてお話しました。科学技術の進歩に伴い、鋳物への要求も高まっています。より正確で、より優れた性能を持ち、より安価な鋳物の生産が求められているのです。このような要求に応えるため、鋳物職人は多くの新しい鋳造法を発明してきました。これらの方法を総称して特殊鋳造法、すなわち特殊鋳造と呼んでいます。
特殊鋳造：溶融鋳造、金属鋳造、加圧鋳造、低圧鋳造、遠心鋳造、セラミック鋳造、固体鋳造など、鋳造方法に特殊な技術や設備を用いて、砂や砂を少なくして鋳造すること。(この記事では、さまざまな種類の特殊鋳造について詳しく見ていきます）

1. 鋳造工程から見ると、特殊鋳造品は表面仕上げが良い。
2. 特殊鋳造は、液体金属の充填と冷却の条件を変え、より緻密でより精巧な結晶粒構造を持つ。
3. 金属消費量と鋳造スクラップ率を低減し、高い生産効率を実現。
4. 特殊鋳造工程は簡素化でき（インベストメント鋳造を除く）、機械化・自動化も容易である。
5. 生産コストを下げ、労働条件を改善し、労働生産性を向上させることができる。
6. 鋳物よりも延性が高い

1. 金型キャビティ製作（部品のサイズ、形状、収縮を考慮）
2. 溶解プロセス
3. 注湯技術（浸食や欠陥を最小限に抑えるための適切な注湯速度）
4. 固化プロセス
5. カビの除去
6. 洗浄、仕上げ、検査作業

1. 高次元の精度
2. より高い冶金的品質
3. 生産コストの低減
4. 非常に薄い部品の鋳造能力
5. 高い生産性
6. 特殊鋳造品の優れた表面仕上げ
7. 鋳物のさらなる機械加工の必要性は最小限
8. より微細で緻密な粒構造を持つかもしれない。
9. 鋳物は、ソリッドモールド鋳物よりも耐久性と延性が若干高い。

1. パターンスプレー： 特殊な鋳型は、鋳込む前に型紙に離型剤を吹き付ける。これは、石膏がデザインに付着するのを防ぐための薄いコーティングを形成する。
2. 成形： 漆喰を混ぜ、デザインに巻き付ける。石膏をデザインに塗り広げ、隅々まで行き渡るように振る。15分後、型を外す。その後、型を120℃から260℃の間で加熱し、余分な水分を取り除きます。
3. 金属鋳造： 石膏鋳造の模型を作り終えたら、溶けた鉄を型に詰める。
4. 石膏鋳造： 石膏鋳造は、伝統的な鋳造法に代わる費用効果の高い方法を提供します。銅、マグネシウム、亜鉛などの非鉄低融点金属には不向きです。

シェル鋳造法

1. 金型製作:特殊な鋳鉄を230～315℃に加熱する。その上に砂を数分間置いて部分的に硬化させます。それから特殊鋳型をひっくり返し、余分な砂を取り除きます。その後、肉厚10～20mmのシェルが出来上がる。砂の硬化後、模型とシェルは350～450PSIの引張力を持つ。
2. パターン除去： 硬化後、模様を取り除く。
3. 金型の組み立て： 2つの半分の型を合わせてクランプし、シェル鋳型を完成させる。中子が必要な場合は、型を閉じる前に挿入する。その後、シェル鋳型をフラスコに入れ、裏打ち材で支えます。
4. 注ぐ： 溶融金属が取鍋から注湯システムに注がれ、鋳型キャビティに充填されると、鋳型はしっかりとクランプされる。
5. シェルキャスティング 溶融金属が冷えた後、鋳型を壊すことができ、特殊な鋳造が取り除かれる。供給システムから余分な金属と鋳型内の砂を取り除くために、トリミングとクリーニングのプロセスが必要です。

遠心鋳造では、回転する鋳型に溶鋼を流し込む。鋳型の遠心力が金属の位置と送りに作用します。金属が冷えた後、鋳型が回転します。遠心鋳造では、より高密度できれいな金属ができる。これは、重い金属が回転の中心から離れた鋳型の部分に投げ込むことができるからです。また、軽い不純物は中心部へ押し出されます。この工程から得られる鋳物は、粒組織が緻密で、細部までよくできている。また、機械的特性も優れている。

真の遠心鋳造

真の遠心鋳造では、丸い穴を持つ中空の鋳物ができる。中子を使用せず、遠心力だけで穴を開けるのが特徴です。鋳型は穴の軸を中心に回転し、軸は水平、傾斜、垂直に保たれる。

遠心鋳造

金属は、この回転軸に沿った中央ゲートから注入され、鋳型の界面にカットされた半径方向の内部ゲートを通って鋳型キャビティに流れ込みます。ジェントリフィケーションは鋳物を正しく製造するのに役立ち、その結果、きれいで精巧な鋳物が得られます。

インベストメント鋳造は、ロストワックス鋳造としても知られている。インベストメント鋳造では、成形にワックスを使用するため、複雑な幾何学的デザインを持つ薄肉パターンの製造が容易になります。このプロセスは、様々な金属や高性能合金で精密かつ適応性の高い部品を作ります。この特殊な鋳造方法は、繊細で精密な部品の鋳造に適しているが、コストが高い。しかし、大量生産が進むにつれて、単価は下がる。この特殊鋳造法は、複雑なデザインの細部を製造する場合に適している。

特殊鋳造の利点

1. インベストメント鋳造による鋳物の表面がより滑らかに
2. 複雑な形状の鋳造が可能
3. Spexial鋳物には歪んだパーティングラインはありません。
4. 機械加工を省くことができる

特殊鋳造の欠点

1. 生産サイクルが長くなる
2. このプロセスは、他のプロセスよりも比較的高価である。
3. このパターンは拡張性がある
4. 鋳造する部品の大きさは限られている。ほとんどの鋳造品の重量は0.5kg未満です。

私たちは、石膏、プラスチック、木材、または金属を使用した永久的なパターンのためのセラミック金型鋳造を行うことができます。インベストメント鋳型と同様、セラミック鋳型も消耗品です。ただし、セラミック鋳型は上型と下型を組み合わせて作られます。これはインベストメント鋳造で使用される一体鋳型とは異なります。

特殊鋳造の欠点

1. 高コスト
2. 寸法公差の管理が難しい

永久金型鋳造は、非消耗金型鋳造という名前でも呼ばれている。このタイプは、金型が永久的であることを除けば、ダイカストと非常によく似ている。そして、再利用可能な金型を使って鋳造を繰り返すことが多い。この特殊作戦鋳造は大量生産に適している。金型は金属または黒鉛で、さまざまな金属や合金の鋳造に使用できます。このため、ほとんどの永久鋳型鋳造プロセスでは、ベースメタル部品を製造している。

重力鋳造は金属鋳造の一般的な方法である。真空や遠心力を使わず、重力だけで溶融金属を流し込む。また、鋳型の空洞を作るためにミニチュア鋳型を必要とする。ミニチュア鋳型は通常、砂、石膏、凝灰岩でできている。

この特殊鋳造プロセスは、ターボチャージャー、ブレーキキャリパー、エンジンシリンダーヘッドなど、大型で重い金属部品を製造する。この技術は、照明器具や厨房機器など、他の分野でも利用できる。

ダイカストは鋳造の一種である。特殊鋳造は、2つの硬化工具を使用して金型キャビティを製造することによって達成される。この特殊鋳造では、亜鉛、真鍮、アルミニウムなどの非鉄金属を作ることができます。ダイカスト鋳造法の代表的な用途には、自動車部品、家電製品、各種金物、その他類似部品などがあります。

ダイキャストプロセスの利点。

1. 長い金型寿命と高い生産効率
2. タイトな鋳造と明るい表面。
3. 速い生産速度
4. 壊れやすい部品も鋳造でき、優れた細部も良好な表面仕上げを得ることができる。

ダイカスト法の欠点。

1. 金型や機械のコストが高い。
2. 鋳物の大きさの制限は、亜鉛合金で約100kg、アルミニウム合金で約30kgである。
3. ダイカストにできるのは、亜鉛、アルミニウム、真鍮、マグネシウムなどの非鉄金属だけだ。
4. ダイカスト製品の弱い機械的特性

押出ダイカストは混合金属成形法である。この方法はダイカストと鍛造を組み合わせたものである。溶融した合金を金型に流し込み、加熱、注油、スタンピング、加圧硬化します。

押出ダイカストの利点

1. 空隙、収縮、収縮などの内部欠陥の除去
2. 優れた寸法精度と最小の表面粗さ
3. 特殊な鋳造骨折を防ぐ
4. 機械化と自動化はシンプルだ。
5. 省エネ

レジンサンドキャスティングは、ウェットサンドやナチュラルボンドサンドとは異なり、触媒とバインダーを必要とする。砂と樹脂とやる気を混ぜ合わせ、化学反応によって砂の結合を固める。

樹脂砂組成物の形成

1. 次のレシピは、砂型鋳造用樹脂鋳型の作り方である。
2. 砂 (SiO2) (40～60 % ); 7.7～1.3% 樹脂、鋳物の品質により異なる。鋳造の要件や部品の構造によっては、窒素はほとんど必要ない場合もあります。
3. 鋳造プロセスは樹脂に依存する。75 %フルフリル、11 %ホルムアルデヒド、9 %尿素からなる。ホルムアルデヒドと尿素の割合は硬化時間、強度、耐熱性に影響する。
4. 硬化剤・接着剤（30～50 %）

レジンサンドキャストの利点

1. 滑らかな表面を作る能力
2. 砂穴、空隙、収縮を最小限に抑える
3. 樹脂砂型鋳造では数トンの巨大なものができる

レジンサンドキャストの欠点

1. 他の特殊作戦のキャスティング方法よりもコストがかかる。
2. 原材料に関する特別な要件
3. 環境を汚染する

金属鋳造は最も一般的な鋳物の種類です。特殊鋳造は最も一般的な鋳造です。金属鋳造では、消耗型または非消耗型を使用します。金属鋳造には、使い捨ての樹脂砂型、セラミックシェル型、石膏封入型、発泡型を使用することができます。ロストワックス、ヒューズ成形、砂型鋳造などがあります。これらの鋳型を再利用できるのは、鋳鉄や鋼鉄製のものです。ダイカストやエナメル鋳造では、交換不可能な金型を使用します。

金属鋳造の利点