今日の製造において最も多用途かつ効果的なプロセスの 1 つは金属鋳造ですが、その理由は次のとおりです。溶かした金属を型に流し込むこの方法は数千年前に遡ります。
金属鋳物は、6,000 年前から剣や結婚指輪からスプロケットやネジに至るまで使用されてきました。現在でも金属鋳造はさまざまな産業の部品の製造に利用されています。
鋳物、または金属鋳造のプロセス中に生成される金属部品は、数グラムから数千ポンドまでさまざまです。
金属鋳造とは何か、金属鋳造の歴史、金属鋳造の種類など、金属鋳造について知っておくべきことはすべて次のように分類できます。
金属鋳造とは何ですか?
金属鋳造とは何ですか？
金属鋳造は、液体の溶融金属を型に流し込む鋳造プロセスの一種です。
金型の内側には、製造される部品のマイナスの印象があり、溶融金属が金型内で冷えて固化すると、最終的に望ましい部品の形状になります。その後、最終部品を金型から取り外すことができます。
どの部品を鋳造する必要があるか、および関与する金属に応じて、さまざまなタイプの金属鋳造があり、それぞれに独自の特別な利点があります。使用されるパターン、型、充填技術に関しては、タイプのバリエーションが非常に大きくなる場合があります。
金属鋳造はどのように行われるのでしょうか?
基本的な 金属鋳造 このプロセスでは、金属を加熱し、金型に流し込み、冷えて固まるのを待ってから、完成した部品を金型から取り外します。
実際、実際のプロセスには多くの段階があり、さまざまな金属鋳造プロセスがまったく別の方法で機能します。
以下に金属の鋳造プロセスを簡単に説明します。一部のステップは、異なる鋳造バリアントに異なる方法で適用され、一部のステップは単純に省略されることに注意してください。
1. パターンメイキング: ほとんどの金属鋳造プロセスでは、型として作成される最終部品のパターンまたは複製を作成する必要があります。パターンは永続的なものまたは使い捨てのもので、ワックス、木材、プラスチック、その他の種類の素材で作ることもできます。
2. コア生産: 一部の中空鋳造部品では、コアと呼ばれる固体の内部要素の開発が必要になる場合があります。中子は金型キャビティ内に配置され、鋳造部品の内部形状を定義します。例としては、より大きな円筒型の中に円筒型のコアがあり、これによりチューブ状の鋳造部品が得られます。
3. 型を作る: 工程に応じて金型の準備が異なります。たとえば、永久的な型は CNC 機械を使用して金属から機械加工できますが、砂型は砂の混合物として作成され、パターンの外側に適用されます。金型の製作は金型製作として知られており、特定の専門知識を持っています。
4. 型に流し込む: It is heated to the melting temperature and poured into the mould or pressed into it.重力鋳造では、溶融した材料がキャビティに下向きに注がれますが、高圧ダイカストでは、高圧を使用して材料をキャビティに押し込み、金型をしっかりと保持するために非常に高いクランプ力が必要になります。
5. パーツの型から外す: 鋳造部品が冷えて固まったら、金型から部品を取り外します。砂型鋳造では、内部の部品を取り出すために型を破壊する必要があることを意味します。永久的な金型では、金型の 2 つの半分が開かれ、再び再利用できます。
6. 後処理: 鋳造金属部品は、本来の用途やその他の後処理作業に備えて、金型の残留物を除去するなどの洗浄が必要な場合があります。
金属鋳造の歴史
今日、複雑な部品は最新の機器の金属鋳造を使用して作成されていますが、そのプロセスは決して新しいものではありません。実際、最初の鋳造から 6,000 年以上が経過しています。
知られている中で最も古い鋳物は、紀元前 3,200 年にメソポタミアで作られたと推定される青銅のカエルです。
金属鋳造はその発明以来、エジプトから中国、ヨーロッパ、そしてアメリカに至るまで世界中に伝わりました。アメリカ初の鋳造施設は 1645 年にマサチューセッツ州ソーガスに設立されました。
それから 400 年近くが経ち、今日では金属鋳造が実現するのは遠い昔のことです。今日、コンピューター技術と 3D プリント パターンにより、より複雑で詳細かつ正確な金属鋳造が可能になる可能性があります。
さまざまな種類の金属鋳物
大きく分けて、再利用可能な金型を使用する金属鋳造と、消耗品の金型を使用する金属鋳造に分けられます。
使い捨て型と再利用型は 2 つの異なる種類の材料であり、それぞれが異なる鋳造金属片を対象としています。
上記 2 つのどちらが特定のジョブに適しているかは問題ではありません。 metal casting involves pouring liquid molten metal in a mold, allowing it to cool and harden, then removing the newly formed metal from the mold when it has solidified.
以下に、広く使用されている金属鋳造タイプのいくつかを示します。その中には、砂型鋳造、ダイカスト、インベストメント鋳造 (ロストワックス鋳造とも呼ばれます) が含まれます。
砂型鋳造
砂型鋳造は、おそらく最も安価で、最も広く使用されており、効率的なタイプの鋳造プロセスです。
また、砂型鋳造は最も古い金属鋳造技術でもあり、記録に残る最古の砂型鋳造の使用は 1540 年頃まで遡ります。
名前が示すように、砂型鋳造は砂を利用して型を形成します。砂型鋳造では、フラスコと呼ばれる特別な 2 ピースの箱内の砂ベースの混合物にパターンを沈めます。
模様の周りに砂を流し込んで型を作ります。パターンが取り外され、金型キャビティが残ります。
ここで、溶融金属が金型キャビティに注入されます。冷えて固まります。
生砂型鋳造、エアセット鋳造、レジン砂型成形は、最も一般的な 3 つの砂型鋳造プロセスです。
- 生砂鋳造は、湿った砂を使用する方法です。
- エアセット鋳造では、化学バインダーを使用して鋳物砂を結合します。
- レジン砂型は珪砂とレジンを混合したものです。
ダイカスト
ほぼすべての工業企業は部品にダイカストの利点を活用しており、これは高品質で複雑な部品に最も重要で広く使用されているタイプの金属鋳造の 1 つとなっています。
ダイカストのプロセスでは、溶融金属を金型と呼ばれる別の金属の型に押し込みます。溶融金属は非常に高い圧力で適用されるため、非常に複雑な形状を非常に詳細な部品に鋳造することができます。
溶融金属が冷えて固まった後、金型が開かれると、部品が取り出されます。
各金型は特別に設計されているため、他の鋳造作業に比べて初期投資が高価になります。
ダイカストは通常、金型や金型を再利用して同様の部品を大量生産できるため、大量生産の単価が低くなります。
One of the most widely used die casting manufacturing processes that contain aluminum and produce high-grade aluminum products is aluminum die casting.このプロセスは、特に次のようなものを作成するのに適しています。
- 難しい形状
- 驚くべき表面仕上げの範囲
- 強度を損なうことなく非常に軽量な部品
- 耐食性の部品およびアセンブリ
インベストメント鋳造（ロストワックス鋳造）
インベストメント鋳造では、優れた寸法精度を備えた非常に精密な金属部品を作成できます。ロストワックス鋳造とも呼ばれます。
約 5,000 年の歴史を持つプロセスの 1 つであるインベストメント鋳造は、物体の複雑な形状に最適であり、砂型鋳造よりも細かい表面仕上げが得られます。
インベストメント鋳造プロセスは、ワックスを使用してパターンを作成することから始まります。ワックス パターンは、スラリーとして知られる湿った粘土状の材料に浸されます。
これが投資材料です。良好な外層を形成するために、パターンを数回浸す必要があります。
埋没材が固まると、ワックスが溶けて埋没材から滴下するまで非常に高温で溶かされます。それが、として知られている理由です。 “失われたワックス。” 溶けた金属が型に注がれ、金属が硬化すると、このセラミックのシェルが壊れます。
インベストメント鋳造金属部品は、滑らかな表面仕上げと寸法精度により、仕上げの程度が少なくなります。したがって、アイテムの製造にかかる全体的な時間が短縮されます。
金属鋳造のメリット
鍛造や CNC 機械加工などの他の金属加工オプションではなく、金属鋳造を選択する理由は数多くあります。金属鋳造の主な利点には次のようなものがあります。
- 大量生産に適しています
- 巨大で重い部品も製造可能
- 非常に厚肉の部品を製造可能
- (組み立てられたコンポーネントではなく) 大型の一体部品に適しています
- 優れたベアリング品質
- 一部の軽合金に最適
- 材料の多様性
金属鋳造の制限には、避けられない欠陥、限られた寸法精度 (CNC 機械加工などと比較して)、労働集約性、および通常は高い最低注文数量が含まれます。
金属鋳造にはどのような材料が使用されますか?
金属鋳造の利点の 1 つは、さまざまな金属を使用できることです。ただし、最も一般的に使用される鋳造金属は、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、マグネシウム、亜鉛です。
錫、鉛合金、鉄も金属鋳造に使用できます。金属を溶かすのに必要な温度は、使用する金属によって異なります。一部の金属は他の金属よりも加熱に時間がかかります。
なぜ金属鋳物を選ぶのですか?
金属鋳造は、鍛造では製造不可能または非常に高価な部品を製造するために歴史を通じて使用されてきました。これにより、同一の金属部品を正確かつ効率的に大量に製造することができます。
金属鋳物はそれぞれ独自の模様と型から作られるため、少量生産にも大量生産にも適しています。
また、金属鋳物は鋳造の際にスクラップを溶かして処理するため、金属スクラップをリサイクルして利用することができ、廃棄物を削減することができます。
なぜ金属鋳造が重要なのでしょうか?
金属鋳造は米国の産業経済に不可欠な部分であり、米国内に約50万の雇用をもたらしています。
鋳物は製造される耐久財のほぼ 90% を占め、自動車、機関車、建設用重機から、家庭用電化製品、武器、玩具、医療機器に至るまで、あらゆるものに使用されています。
金属鋳造メーカーとして Kbear Metal を選ぶ理由?
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結論
金属鋳造は豊かな歴史と将来有望な重要なプロセスです。
このプロセスは、溶融金属を正確で耐久性のある形状に成形することで、建設から航空宇宙まで、あらゆる業界の要件を満たします。
金属鋳造はイノベーションのバックボーンであり、加速技術が使用され、その後、非常に多くの部品の製造において高品質の部品が生産されます。
小さな部品として見ることも、大きな機械を組み立てようとすることもあり、金属鋳物はあらゆる種類の製造ニーズに最適です。
