金属を鋳造する方法: プロセス、方法、ヒントのステップバイステップ ガイド

金属の鋳造は世界で最も古い製造技術の 1 つであり、今でも最も有用な技術の 1 つです。バルブ本体やポンプの羽根車から、農業用ギアや掘削機のバケットの歯に至るまで、何千もの工業用部品が、慎重に成形された型に注がれた溶融金属として誕生します。当社は 2003 年以来、中国の寧波にある工場でカスタムの鋳造品と鍛造品を生産してきました。このガイドでは、金属を鋳造する方法を段階的に説明します。これは、当社のエンジニアが毎日適用しているのと同じ基本事項であり、平易な言葉で書かれています。

金属を鋳造するとはどういう意味ですか?

金属鋳造は、金属を液体状態に溶かし、完成部品のネガ形状を保持する中空の型に流し込み、冷却して固化させるプロセスです。金属が硬化したら、型を開けるか取り除き、鋳物を洗浄し、必要に応じて熱処理し、機械加工し、検査します。

鋳造が評価されるのは、中実の棒材から機械加工するのが難しく、時間がかかり、無駄が多い形状を生み出すためです。単一の鋳物で、複数の部品を溶接する必要があるフランジ、ボス、内部通路、および緩やかな曲線を組み合わせることができます。また、鉄、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、真鍮、青銅などの幅広い合金にも対応しており、少数のプロトタイプから数十万の部品まで経済的に拡張できます。

適切な鋳造プロセスの選択

金属を溶解する前に、どの鋳造プロセスが部品、量、予算に適合するかを決定することが最も重要です。私たちが最も頻繁に実行する 3 つの方法は、砂型鋳造、インベストメント鋳造、およびダイカストであり、それぞれが異なるスイート スポットを占めます。

経験則として、より大きな部品と適度な量の場合は砂型鋳造を選択し、形状と精度が要求される場合はインベストメント鋳造を、非常に大量の小型の非鉄部品が必要な場合はダイカストを選択します。

金属を鋳造する方法を段階的に説明

ステップ 1: デザインとパターンを作成する

すべてのキャスティングは図面または 3D モデルから始まります。その設計に基づいて、鋳造工場はパターンを作成します。これは部品の物理的なレプリカであり、冷却中の金属の収縮を補い、重要な表面に機械加工代を残すために、意図的に少し大きめに作られています。砂型鋳造では、通常、パターンは木材、樹脂、または金属です。インベストメント鋳造では、アルミニウムの金型に注入されたワックスのレプリカです。これらの許容値を適切に設定することは、鋳造工場の長年の経験が真に発揮されるところです。

ステップ 2: 金属を選択する

選択した合金によって、強度、耐摩耗性、耐食性、重量、機械加工性、コストが決まります。ねずみ鋳鉄は振動を軽減し、モーター部品に適しています。ステンレス鋼は海洋および流体を扱う環境での腐食に耐性があります。 42CrMo などの合金鋼は、ギアやシャフトに繰り返し重荷重がかかります。価格だけではなく、常に金属を部品の動作条件に合わせてください。

ステップ 3: 金型を構築する

砂型鋳造では、準備した砂を枠内のパターンの周りに圧縮します。パターンが除去されてキャビティが残り、ゲートとライザーと呼ばれるチャネルが追加されて、溶融金属を供給し、鋳物が収縮するときに鋳物に供給します。インベストメント鋳造では、ワックスの型を木の上に組み立て、硬い殻が形成されるまでセラミック スラリーで繰り返しコーティングし、その後加熱してワックスを溶かします。ダイカストの場合、金型は精密に機械加工されたスチール製の金型で、数万回のショットに耐えられるように作られています。

ステップ 4: 溶かして注ぐ

金属は誘導炉またはるつぼで厳密に制御された温度で溶解されます。これは初心者が予想するよりも重要です。冷たすぎるように注がれた金属は、型を満たす前に凍結してミスランやコールドシャットを引き起こす可能性があり、一方、過熱した金属はガスを吸収して砂型に焼き付く可能性があります。スラグや空気が鋳物内に混入しないように、注湯自体は乱流がなく安定して連続している必要があります。

ステップ 5: 冷却し、振り出して終了します。

注がれると金属は外側から内側に向かって固まり、冷却速度が最終的な粒子構造と強度に影響します。冷却後、砂型鋳物は振り落とされて型から取り出されますが、インベストメント鋳造はセラミックのシェルを取り除いて外されます。ゲートとライザーは切断され、ショットブラストによって表面が洗浄され、最終検査の前に部品は熱処理、限界寸法の CNC 加工、塗装、コーティング、研磨などの表面処理が行われる場合があります。

3 つの主要な方法を詳しく見る

砂型鋳造

砂型鋳造は業界の主力製品です。金型の材料は安価で、工具のコストも低く抑えられ、プロセスでは数百グラムから数トンの部品が処理されます。代表的な製品には、シリンダー本体、フランジ シ​​ャフト、モーター部品、パイプ接続、船舶用ハードウェアなどがあります。ガイドではワークフローをさらに詳しく説明しています。 砂型鋳造の仕組み 、さまざまな砂システムが最終的な表面にどのように影響するかなど。

砂型鋳造油圧シリンダ部品 穴、端面、ねじ山の仕上げ加工に適した砂型鋳造油圧シリンダーブランクです。砂型鋳造は大型部品を安価に製作できるため、重機や産業機械に使用されるシリンダーボディとしては実用的な手段となります。 製品を見る→

このような部品は粗いブランクとして鋳造され、穴、面、ねじ山が厳しい公差を満たすように機械加工で仕上げられます。

インベストメント鋳造

ロストワックス鋳造としても知られるインベストメント鋳造は、3 つの鋳造の中で最も微細なディテールと最も厳しい公差を実現し、多くの場合、機械加工を削減または不要にすることができます。これは、ポンプ部品、鋼製コネクタ、鉄製歯車、鉄道ハードウェア、精密機械部品など、薄肉で滑らかな表面を持つ複雑な部品には当然の選択です。 1 つのシェルを作成するために各ワックス パターンが消費されるため、1 個あたりのコストは高くなりますが、機械加工の節約によりそれを補って余りある効果が得られます。

精密インベストメント鋳造部品 ロストワックス インベストメント鋳造は、複雑な薄肉部品に微細なディテール、厳しい公差、滑らかな鋳放し表面を提供します。砂型鋳造の概要に続いて、この例では、機械加工の削減によってピースあたりのコストが相殺される場所を示します。 製品を見る→

ダイカスト

ダイカストでは、溶融した非鉄金属 (通常はアルミニウム、亜鉛、または真鍮) を硬化鋼の金型に高圧で注入します。各ショットにかかる時間はわずか数秒で、結果として得られる部品は密度が高く、寸法が一貫していて、鋳造したままの状態できれいになります。金型は高価であるため、経済的には大量生産が優先されます。当社の真鍮ダイカスト作品は、装飾金具からCNC機械加工で仕上げられた精密な機能部品まで多岐にわたります。

品質管理: 良い鋳物が作られる場所

金属を流し込むだけでは仕事の半分にすぎません。経験豊富な鋳造工場が生計を立てるのは、欠陥の管理です。最も一般的な鋳造欠陥とその一般的な原因は次のとおりです。

• 多孔性 — ガスまたは収縮ボイド。通常は溶解方法、ゲート設計、または不十分な供給に遡ります。
• コールドシャットとミスラン - 金型が充填される前に金属前面が凍結します。多くの場合、低い注湯温度または薄い部分が原因で発生します。
• 砂とスラグの混入 – 鋳物に埋め込まれた異物。砂の品質と安定した注入によって制御されます。
• 寸法歪み — 冷却時の不適切な収縮許容値または拘束によって引き起こされる

当社は ISO9001 に基づいた品質保証システムに基づいて運営しており、鋳物の溶解化学反応から寸法検査、表面処理までをチェックしており、問題がお客様の組立ラインではなく鋳造工場で発見されるようにしています。

作業場から工場現場まで: 生産規模での鋳造

趣味の人にとって、自宅で小さなアルミニウム部品を鋳造することは、やりがいのある週末のプロジェクトになる可能性があります。負荷を運び、加圧流体をシールし、生産機械の稼働を維持するコンポーネントにとって、工業用鋳造は、冶金学、金型工学、熱処理、精密機械加工を組み合わせた、はるかに要求の厳しい分野です。

この組み合わせはまさに私たちがビジネスを構築してきたものです。カスタム鋳造および鍛造品のメーカーとして、当社は顧客を図面から完成部品まで 1 か所で提供します。鋼、鉄、アルミニウム、真鍮の砂型鋳造およびインベストメント鋳造。高強度部品の型鍛造。 CNC加工、塗装、コーティングは社内で行われます。典型的な例は、当社のバルブ部品の製造です。砂型鋳造バルブ本体は精密機械加工されており、流体システムに確実に装着されてシールされます。

精密砂型鋳造バルブ部品 砂型鋳造バルブ ボディは社内 CNC 機械加工で仕上げられているため、流体システムに確実に装着されてシールされます。図面から完成品までのサービスの最後の例として、ポンプとバルブのコンポーネントで鋳造と機械加工がどのように組み合わされるかを示します。 製品を見る→

プロジェクトで鋳造または鍛造金属コンポーネントが必要な場合は、当社のチームが対応します。 寧波宜飛機械部品有限公司 喜んでお客様の図面を確認し、お客様の量と用途に最もコスト効率の高いプロセスを推奨いたします。

金属の鋳造方法を学ぶということは、プロセス、合金、型、流し込み、仕上げという一連の決定と、それぞれの決定がどのように最終部品を形成するかを理解することを意味します。これらの基本をマスターすれば、ほぼすべての金属部品を見て、その内部の鋳物を見ることができます。パターン作成から機械加工、完成した鋳物まで、チェーン全体をパートナーに処理してもらいたい場合は、図面を当社に送信するだけで、残りは当社の鋳造経験に任せていただけます。