4 つの主要な鋳造技術: 最適な製造ソリューションの特定

エンジニアの専門知識とメーカーのクラフトマンシップを体現する精密部品で満たされた部品展示ホールに立っているところを想像してみてください。しかし、一見同一の部品の背後には、大きく異なる鋳造プロセスが存在する場合があります。適切な方法を選択することは、品質を保証するだけでなく、コストと生産効率に大きな影響を与えます。この記事では、最適な製造ソリューションを特定するために役立つ 4 つの主要な鋳造技術を検討します。

設計の初期段階では、適切な製造プロセスを選択することが重要であることがわかります。決定を誤ると、遅延、予算超過、さらには製品の評判の低下につながる可能性があります。数多くの鋳造方法が存在しますが、産業用途では次の 4 つが主流です。

• 砂型鋳造
• インベストメント鋳造
• 連続鋳造
• 遠心鋳造

各方法の操作手順、適合する材料、産業用途、および費用対効果の分析が詳細に検討されます。

名前が示すように、砂型鋳造では砂型を利用して、複雑な外部ディテールと内部コアを備えたコンポーネントを作成し、優れた設計の柔軟性を提供します。

砂型鋳造には、次の 6 つの連続したステップが含まれます。

1. パターンメイキング:最終製品のレプリカを含む 2 つの型の半分に砂を充填します。圧縮とパターンの除去後、金属を注入するためのキャビティが残ります。
2. 金型アセンブリ:潤滑された表面により、部品の取り外しが容易になります。コアは金型の半分をクランプする前に内部に配置されます。
3. 注ぐ：溶融金属は凝固する前に、手動または自動の注入によってキャビティを完全に満たします。
4. 冷却：金属は空洞の形状に凝固しますが、その持続時間は壁の厚さと初期温度に依存します。
5. シェイクアウト:振動機械は凝固した鋳物から砂を取り除きます。
6. 仕上げ:鋸引きまたはトリミングによって余分な材料を除去すると、プロセスが完了します。

砂型鋳造は、高融点金属を含むほぼすべての合金に対応します。一般的なアプリケーションは以下を利用します。

• アルミニウム合金
• 黄銅合金
• 鋳鉄
• 鋳鋼

この汎用性の高い方法は、ギア、プーリー、機械ベース、クランクシャフト、プロペラなど、複雑でさまざまなサイズのコンポーネントを必要とする業界に役立ちます。

卓越した精度で知られるインベストメント鋳造では、細部まで精緻な複雑なコンポーネントが製造されます。

8 段階のインベストメント鋳造プロセス:

1. マスターパターンの作成:専門家が材料の収縮を考慮したマスター パターンを作成します。
2. 金型製作：マスター パターンはワックス射出成形金型を生成します。
3. ワックス注入：溶かしたワックスを金型に繰り返し充填して、目的の厚さを実現します。
4. 組み立て：複数のワックス パターンが中央のゲート システムに付着してクラスターを形成します。
5. コーティング：耐火物スラリーに浸漬すると、均一なセラミックシェルが形成されます。
6. 脱蝋：加熱するとセラミックの型から出たワックスが溶けます。
7. 注ぐ：溶融金属が予熱されたセラミック型に充填されます。
8. 仕上げ:セラミックシェルの除去は最終機械加工の前に行われます。

ほとんどの材料に対応できますが、一般的な用途ではアルミニウム合金、鋳鉄、非鉄合金、特に高温用の合金が使用されます。

この方法は、エネルギー、自動車、軍事、商業、食品サービス、石油/ガス産業、特に複雑な形状のコンポーネントや冷却システムに役立ちます。

この方法では、凝固した金属を両端の開いた型を通して引っ張ることにより、理論的には無制限の長さの製品が製造されます。

5 段階の連続鋳造プロセス:

1. 充填：溶融金属は重力によってタンディッシュリザーバーの供給型に入ります。
2. 形にする：水冷金型は基本形状への固化を開始します。
3. 出金:半固体の形状は、二次冷却中に目的の厚さにまで伸びます。
4. 矯正:完全に固化した製品は寸法校正を受けます。
5. 仕上げ:最終製品の保管用コイル。

主に産業用途では、鋼、鉄、およびさまざまな合金が使用されます。

この方法は、構造梁、線路、大口径パイプの従来のインゴット鋳造に代わるものです。

回転力によって溶融金属が金型の壁に分配され、緻密で不純物のない円筒状部品が生成されます。

1. 溶融：材料は、壁の厚さを制御する量で液体状態に加熱されます。
2. 注ぐ：溶融金属は、高速で回転する円筒型の鋳型に入ります。
3. 回転：遠心力により、不純物を分離しながら、金型の壁に沿って材料を成形します。
4. 除去：不純物は回転中心に集中し、抽出が容易になります。
5. 仕上げ:緻密で欠陥のない製品は最終機械加工を受けます。

用途には、鉄 (低合金鋼、ステンレス鋼、鉄) および非鉄合金 (アルミニウム、青銅、銅、マグネシウム、ニッケル) が使用されます。

この方法では、ローラー本体や遠心分離機部品などの高純度の管状部品が製造されます。

適切な鋳造技術を選択するには、生産量、寸法要件、材料特性、予算の制約などの複数の要素を評価する必要があります。各方法には、特定のアプリケーションに合わせた独自の利点があります。材料の選択は依然として最重要であり、合金の特性を理解することで、性能要件を確実に満たすことができます。