何千年もの歴史を持つ、最も古く、最も多用途な製造プロセスの 1 つとして、 砂型鋳造 現代でも定番の役割を果たし続けています。より新しく、より高度な技術が登場する一方で、砂型鋳造などの古い方法は、実用的でコスト効率が高く、他の方法ではほとんど作成できない形状を作り出すことができるため、引き続きバランスの取れた状態にあります。
このブログでは、砂型鋳造の基本、その主な利点と限界、そして砂型鋳造を今日の業界で人気の選択肢にしている幅広い用途について探っていきます。
砂型鋳造とは何ですか?
砂型鋳造 砂を型の材料として使用する金属鋳造プロセスの一種です。この方法では、砂で作られた型のキャビティに溶かした金属を流し込み、必要な形状を作成します。金属が固まったら、形成された型を壊して鋳造部品を取り除きます。
プロセスは次の一般的な段階に従います。
- パターンの作成: パターンは、最終製品の形状を複製するように設計されます。
- モールディング: パターンを使用して砂の中に空洞を作成します。
- 溶解と注入: 液体金属を型に注入します。
- 冷却と固化: 金属は金型内で冷却され、固化します。
- 取り外しと仕上げ：型を壊し、鋳造部分を洗浄して仕上げます。
このプロセスの単純さと原材料の入手可能性により、砂型鋳造は世界中で最も広く使用されている製造方法の 1 つとなっています。
砂型鋳造の利点
1. 事実上、あらゆる合金:
砂型鋳物 ほぼすべての鉄または非鉄合金で簡単に作ることができます。 他の鋳造プロセスでは超合金を真空中で溶かして流し込むものもありますが、通常は砂型鋳造としては行われません。一部の素材では使用できない場合があります “働いた”、鋳物として作られなければなりません。
2. 工具コストが低い:
工具のコストが比較的低いため、砂型鋳造は少量のニーズに適したプロセスです。パターンは摩耗するため、パターンに選択される材料 (通常は木材、プラスチック、または金属) は、製造される部品の予想使用量によって異なります。短期的には安くはないかもしれませんが、機械加工（または “模様なし”) 金型は、長期間にわたって使用頻度が低いコンポーネントにとって、費用対効果の高いアプローチとなります。
3. 多用途 - サイズ、重量、形状:
砂型鋳物 オンスから 200 トン以上までの重量で製造できます。 中子を使用すると、内部構造を所定の位置に鋳造できます。 部品の形状は設計者の想像力に大きく依存します。 ただし、ほとんどの砂型鋳物では、プロセス固有の許容限界または他のコンポーネントと嵌合する必要があるため、少なくとも一部の機械加工された表面が必要になります。
4. 任意の数量:
工具のコストが非常に低いため、砂型鋳造は 1 回限りのロットに適している可能性があります。 逆に自動車ではこのような工程で作られる部品もあるので、大量生産が必要な場合にも向いているかもしれません。 通常、鋳造プロセスの好ましいタイプとして選択する場合は、量よりも設計と公差の他の要素の方が重要です。
5. タイミング:
鋳造プロセスは、たとえばインベストメント鋳造よりも速い場合がありますが、機械加工などの鋳造後のプロセスが全体のリードタイムに付加価値を与える可能性があることに留意する必要があります。
砂型鋳造に関する懸念
1. 寸法精度が低い:
無焼成成形は、生砂成形よりも優れた寸法精度と再現性を実現できますが、このプロセスでは、平均して、他の一般的な鋳造プロセスよりも精度が低くなります。
2. パターンのメンテナンス:
他の鋳造プロセス用の工具よりも低コストではありますが、パターン作成には依然として技術が必要です。パターンはかさばる可能性があるため、ストレージを管理する必要があります。これは、鋳物の製造頻度が低い場合に特に重要です。 パターンレス成形により、パターンの保存とメンテナンスに関するいくつかの課題が軽減されます。
3. 表面仕上げ:
砂型鋳造では、他の鋳造プロセスに比べて表面仕上げが粗くなる傾向があります。いずれにしても特定の表面が機械加工される場合、または鋳放しの状態の表面が許容される場合には、この点は問題になる可能性があります。
以下は、さまざまな鋳造プロセスで期待できる相対的な表面仕上げの比較です。
| 鋳造工程 | RMS 範囲 |
| 死ぬ | 20～120 |
| 投資 | 60～200 |
| シェルモールド | 120～300 |
| 遠心力 – 標準ツール | 400 – 500 |
| 遠心分離 – パーマネントモールド | 20～300 |
| 静的 – 永久的なモールド | 200～420 |
| 通常の非鉄砂 | 300 – 560 |
| 通常の鉄を含むグリーンサンド | 560 – 900 |
砂型鋳造の要素
プロセスに含まれる手順を学ぶ前に、鋳造プロセスで使用される部品または要素を理解することが重要です。要素については、以下の砂型鋳造図を参照してください。
- コープとドラグ: キャスティングアレンジメントの上部と下部はそれぞれコープとドラグと呼ばれます。通常は木製フレームです
- ライザー: ライザーは、フィーダーと呼ばれることがよくあります。金属の鋳型に設けられ、金属の収縮を避けるための貯留部や流路のことです。
- ランナー: ランナーは、溶融金属がキャビティに向かって流れることを可能にするために使用される、直径が縮小されたチャネルです。
- モールド: これは、大部分が砂で作られたパターン (最終的に必要な鋳型のコピー) で作られた空洞です。
- 中子: 砂型鋳造における中子は、穴などの鋳物内部の特徴を作成するために金型キャビティに挿入される装置です。
- ゲート: 金属が金型キャビティに到達し、そこに流れ込み始めるポイントです。
- 基礎砂: これは基礎砂としても知られ、最も純粋な形態の砂 (シリカ) です。
- 結合剤: 砂粒を結合する接着剤が結合剤です。最も一般的なタイプのバインダーは粘土です & 水、油、樹脂、ケイ酸ナトリウム。
砂型鋳造の用途
70% であることを考えると、 金属鋳物 砂または型の鋳造プロセスを経ており、このプロセスで製造される砂型鋳造のよく知られた製品または部品には、ポンプ本体、ブッシュ、エアコンプレッサーのピストン、インペラ、エンジンのクランクケースなどがあります。 & オイルパン、ギアフライホイール、ガソリン、オイルタンク。
- 鉱業および建設業: 鉱業および建設産業では、砂型鋳造は耐摩耗性プレートの製造に使用されます。破砕機の部品、引き綱の歯、掘削機のバケットなどの機器の部品。
- 海洋産業: 砂型鋳造は、船舶用エンジン、プロペラ、ボートの付属品、その他船舶に必要な部品を製造するために海洋産業で使用されています。
- 鉄道: 砂型鋳造は、鉄道業界で鉄道の車輪、ブレーキ システム、または連結器を製造する際に使用されます。
- 農業および農業機械：トラクター部品、プラウ、灌漑システムに使用される部品などの部品を製造するための農業および農業機械にも応用されています。
砂型鋳造と他の方法との違い
他の鋳造方法と比較して、砂型鋳造には独自の利点と欠点があります。
- ダイカストとの比較: ダイカストはより高い精度と滑らかな仕上げを提供しますが、高価であり、大型部品には適していません。
- 対 インベストメント鋳造: インベストメント鋳造はより高い精度と詳細を実現しますが、大幅に高価で時間もかかります。
- 比較すると、永久鋳型鋳造は、砂型鋳造に比べてサイクルタイムは速くなりますが、設計能力は低くなります。
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結論
砂型鋳造は依然として重要な製造プロセスであり、柔軟性、コスト効率、あらゆる業界に複雑な部品を製造する能力を提供します。砂型鋳造には欠点もありますが、技術の進歩により限界が克服され、カスタム自動車部品から産業機械部品、芸術的彫刻、その他思いつく限りの製品に至るまで、今日の用途で砂型鋳造が実行可能な選択肢になりつつあります。
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