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機械設計エンジニアの基礎知識 | 設計・3DCAD・製図・金型等

鋳造とは

 

鋳造(ちゅうぞう)とは、溶かした金属(鉄、アルミ、銅など)を 「型」 に流し込んで製品を作る製造方法のことです。

 

プリンの材料をプリンケースに流し込んで固めるようなイメージです。
鋳造と似た言葉で鍛造があります。鍛造は粘土を叩いて形作るイメージです。

 

鋳造で作られる身近な製品は、車のエンジン、バルブ、マンホール、ゴルフのアイアンなどがあります。

 

 

 

鋳造で使われる「型」を「鋳型(いがた)」といい、鋳造で作られた製品を「鋳物(いもの)」といいます。

 

 

また、使用する金属によって鋳物の名前が決まっています。

 

鉄で作った鋳物は、鋳鉄
鋼で作った鋳物は、鋳鋼
銅で作った鋳物は、青銅
アルミで作った鋳物は、アルミ鋳鉄
といいます。

 

これらの呼び方は覚えておくとよいでしょう。

 

そして、鋳造で使われる 「型」 には目的に応じて、さまざまなタイプがあります。

 

・ 砂型鋳造
・ 金型鋳造
・ ダイカスト
・ 精密鋳造

 

砂型鋳造

 

砂型鋳造は古くから存在する鋳造方法であり、鋳型 には 「砂型」 が用いられます。

 

<砂型による鋳造作業工程>

 

1.製品と同一形状となる木型を製作します。

 

 

2.型枠に木型を配置します。
  木型には金属を流し込むための湯口を配置します。

 

 

3.砂を詰めます。
  砂には表面を綺麗にしたり、砂を固めるたりするための添加剤が混ぜられています。

 

 

4.木型を砂型から取り出します。

 

 

5.上下の砂型を合わせます。なお、製品内部に空洞がある場合は、「中子」と呼ばれる砂型部品を別に作成して、上下の砂型をあわせるさいに設置します。

 

 

6.鋳型に溶かした金属を流し込みます。

 

 

7.鋳型内で金属を冷却して固化させます。

 

 

8.鋳型をばらして鋳物を取り出します。

 

 

9.湯口などの不要部分を取り除きます。

 

10.ショットブラストやサンドブラストにより鋳物の表面を綺麗に仕上げます。

 

砂型鋳造は、次に説明する金型鋳造などと比較して、型費用が安いため試作品を作ったり、1回で生産する単位であるロットが小さいものに適した製造法です。

 

 

金型鋳造

 

金型鋳造は、先ほど説明した砂型鋳造と比較して、寸法精度が高く、出来上がる鋳物の機械特性が優れているため、強度を必要とされる部品の製造に用いられます。

 

 

金型鋳造の鋳型には、金属製の 「金型」 が用いられます。

 

 

金属製の鋳型に、溶かしたアルミニウム合金などの金属を流し込みます。注入時に圧力を加えず、重力により注入するため 「グラヴィティ鋳造」 または「金型重力鋳造」と呼ばれています。

 

 

鋳型が金属製であるため、砂型より初期にかかる費用が高くなりますが、耐久性に優れるため大量生産が可能です。

 

 

また、砂の中子が使えるため、あとに説明する「ダイカスト」よりも設計の自由度が高いといった特徴があります。

 

ダイカスト

 

ダイカストとは、金型(die)+鋳造(casting)を表しています。

 

ダイカストでは、金型鋳造と同様に金型に溶けた金属を流し込みます。金型鋳造は重力による注入を行いますが、ダイカストでは圧力をかけて注入します。

 

 

圧力をかけるため、寸法精度が高く、製品の表面がきれいにできるといったメリットがあります。

 

注入材料として使用される金属は、アルミ、マグネシウム、亜鉛などがあります。

 

精密鋳造

 

精密鋳造には、

 

・インベストメント法(ロストワックス)
・ショープロセス法(シェルモールド法)
・Hプロセス

 

などがありますが、その中でも有名な鋳造法がインベストメント法(ロストワックス)と呼ばれているものです。

 

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