鋳造の種類の説明: 機械鋳造部品の適切なプロセスの選択

あらゆる機械の鋳造部品の背後にあるプロセスの決定

ギア ハウジング、バルブ本体、またはポンプ ケーシングの承認済み図面があれば、次のステップはそれを製造する方法を決定することです。多くの場合、鋳造が明白なルートです。複雑な内部通路やニアネット形状が作成されるため、固体素材から機械加工するにはコストがかかります。本当の問題は、どの鋳造プロセスを指定するかです。機械の鋳造部品の場合、その答えは通常、材料、数量、寸法公差、表面仕上げ要件の 4 つの変数によって決まります。

砂型鋳造、インベストメント鋳造、およびダイカストは、ほとんどのサプライヤーが使用するプロセスであり、永久鋳型と低圧鋳造がコストと量の点で砂型とダイカストの間のギャップを埋めています。単一の「最適な」プロセスはありません。適切な選択により、工具コストと部品あたりのコスト、および機械加工コストと鋳造精度のバランスが取れます。

機械部品の主な鋳造方法

砂型鋳造

砂型鋳造は、最も柔軟で広く使用されている鋳造プロセスです。砂とバインダーの混合物にパターンを押し込んで型を作成し、そのキャビティに溶融金属を流し込みます。砂型を破壊して各鋳物を取り出すため、工具が簡単で安価です。このため、砂型鋳造は、大型部品、短期間の生産、鋳鉄、鋼、アルミニウム、銅合金などの材料に適しています。

欠点は、寸法精度が中程度であり、鋳放しの表面が粗いことです。一般的な公差は、パーツのサイズに応じて 25 mm あたり約 /-0.5 mm であるため、重要な表面には通常、機械加工の許容値が含まれます。同様に 砂型鋳造プロセスをさらに詳しく説明 、ハウジング、フレーム、フランジ、その他の構造コンポーネントのデフォルトの選択肢として残ります。図面に CNC 仕上げの中量の機械部品が必要な場合、 砂型鋳造で作られたカスタム機械部品 費用対効果の高い出発点となることができます。

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インベストメント鋳造

インベストメント鋳造は、ロストワックス鋳造と呼ばれることが多く、セラミック スラリーでコーティングされたワックス パターンを構築してシェルを形成します。ワックスが溶けた後、シェルが焼成され、溶融金属が充填されます。その結果、滑らかな表面、より厳しい公差、そして薄い壁や内部通路を含むほぼ無制限の幾何学的自由度が実現します。

トレードオフとして、砂型鋳造に比べて部品あたりのコストが高くなりますが、多くの場合、そのコストは機械加工の削減によって相殺されます。ステンレス鋼、合金鋼、アルミニウム、工具鋼部品はすべて一般的な候補です。ポンプ、バルブ トリム、エンジン部品、レール固定金具が典型的な最終用途です。精度と機械的強度の両方を必要とする部品の場合、インベストメント鋳造部品の機械加工は、カスタム生産作業でよく見られるルートです。

ダイカスト

ダイカストでは、溶融金属を硬化鋼のダイに高圧で押し込み、非常に安定した寸法と薄肉を実現します。金型は完全に再利用可能なため、生産量が年間数万個に達すると、ダイカストは経済的になります。このプロセスでは、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、真鍮の合金が主に使用されます。

主な欠点は、工具コストが高く、金型製造のリードタイムが長いことです。このプロセスには最大部品サイズも制限されており、鋼などの高融点合金にはあまり適していません。ハウジング、ブラケット、モーターエンドベル、小型トランスミッション部品などが代表的です。真鍮ダイカストは電気およびハードウェア用途では一般的ですが、アルミニウムダイカストは自動車部品では標準です。

永久鋳型鋳造

パーマネントモールド鋳造では、圧力をかけずに再利用可能な金型を使用し、重力に頼ってキャビティを充填します。砂型鋳造よりも優れた表面仕上げと機械的特性を提供し、高圧ダイカストよりもはるかに低い工具コストを実現します。アルミニウム、マグネシウム、銅の合金は通常、この方法で鋳造されます。

このプロセスは、通常数百から数万の部品を含む中規模の生産工程に適しており、マニホールド、ギア ブランク、ブラケット、シリンダー ヘッドなどの品目を製造します。固定された金型からコアを抽出するのが難しいため、非常に複雑な内部形状には理想的ではありません。

低圧鋳造

低圧鋳造は永久鋳型鋳造と同じように機能しますが、低圧空気を使用して溶融金属を金型内に押し上げます。制御された充填により乱流と気孔率が低減され、より優れた機械的強度を備えた高密度の部品が得られます。アルミニウム ホイール、シリンダー ヘッド、自動車構造部品は最もよく知られた用途です。

油圧または空気圧を維持する必要がある機械の鋳造部品の場合、低圧鋳造は多くの場合、より高い設備投資に値します。ただし、サイクルタイムはダイカストよりも長く、非常に大量生産すると部品あたりのコストが上昇します。

遠心鋳造

遠心鋳造では、回転する金型に溶融金属を注ぎ込み、遠心力によって金属が金型の壁に向かって外側に押し出されます。これにより、介在物やガス欠陥がほとんどない、緻密できれいな微細構造が生成されます。これは、青銅、鋳鉄、または鋼製のベアリング、ブッシュ、スリーブ、パイプ、リングなどの円筒部品に最適な方法です。

非円筒形の場合は柔軟性に劣りますが、回転機械部品の場合はその完全性と耐摩耗性で勝るものはありません。

遭遇する可能性のあるその他のプロセス

これら 6 つ以外にも、ロストフォーム鋳造、シェルモールディング、石膏鋳造、真空鋳造などがあるかもしれません。これらは通常、複雑なエンジン ブロックのロストフォーム鋳造、中量の小型鋼部品のシェル成形、少量の精密プロトタイプの石膏または真空鋳造など、ニッチな用途に選択されます。これらすべてに意味がありますが、ほとんどの産業機械部品では、上記の 6 つのプロセスが意思決定の大部分をカバーします。

適切な鋳造プロセスの選択: 実践的なフレームワーク

最初に生産数量、次に部品サイズ、次に必要な公差、次に材料から決定します。ワンオフまたは少量の大きなサイズの部品が必要な場合、通常は砂型鋳造が唯一の賢明な選択です。一貫した特性を備えた何千もの小型精密部品が必要な場合は、経済性の点でダイカストが最適です。部品の形状がステンレス鋼または高合金材料で複雑で、機械加工を避けたい場合は、インベストメント鋳造が最も有力な候補です。永久鋳型と低圧鋳造はその中間に位置します。

以下の表は、機械の鋳造部品に最も関連する相違点をまとめたものです。

過酷な用途で鋳物が高い応力、衝撃、摩耗にさらされる場合は、材料グレードと熱処理のオプションも確認する必要があります。私たちの記事 大型機械の鋳造部品に関する重要な考慮事項 材料とテストの詳細について説明します。

あらゆる業界の機械鋳造部品

鋳造は単一業界の技術ではありません。これは多くの機械システムのバックボーンであり、適切なプロセスは使用条件によって異なります。

• 農業機械: ギア、トレンチャーの歯、オープンスペルターソケット、およびリンケージ部品は、多くの場合、砂型鋳造、インベストメント鋳造、または密閉型鍛造で作られます。鋳造により、これらの部品にフレームやドライブラインへの取り付けに必要な複雑な形状が与えられます。
• 自動車およびオフロード車: 合金鋼の鍛造および鋳造部品は、ブレーキ システム、ステアリング コンポーネント、サスペンション ブラケットに使用されています。軽量化の要求により、エンジニアは薄肉アルミニウム鋳物への関心をますます高めています。
• 鉱山および建設機械: バケットの歯、アダプター、摩耗部品は耐摩耗合金鋼で鋳造または鍛造されています。激しい衝撃や繰り返しの荷重に耐える必要があります。
• 鉄道および電車システム: ブレーキコンポーネント、カプラー、取り付けブラケットは合金鋼でインベストメント鋳造されており、予測可能な強度と疲労寿命を実現します。
• バルブと流体制御: バルブ本体、ボンネット、トリムは、高圧や腐食性媒体に対応できるよう、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼で砂またはインベストメント鋳造されています。たとえば、 合金鋼鋳造バルブ部品 カスタム合金鋼鋳造バルブ部品メーカー、工場 - 寧波Hansheng 寧波ハンシェン機械部品有限公司中国のカスタム合金鋼鋳造バルブ部品メーカーと合金鋼鋳造バルブ部品です。 製品を見る→ 高圧使用に耐えるように製造されており、多くの場合 CNC 機械加工で仕上げられています。
• 一般機械： モーターフレーム、ポンプケーシング、フランジ、シャフト、接続部品は、あらゆる鋳造プロセスで製造されます。

機械鋳造パートナーに求めるもの

プロセスが選択されると、サプライヤーは部品が実際に図面の要件を満たしているかどうかを判断します。優れた鋳造パートナーは、パターンと金型の品質、溶融冶金、鋳造後の機械加工という 3 つのことを管理できる必要があります。

パターンとダイが出発点です。ツールが不正確な場合、すべてのキャストでエラーが継承されます。社内でツールを構築するサプライヤー、または信頼できるツールメーカーと協力するサプライヤーは、量産前に形状の問題を発見できます。溶解と注入の制御は、気孔率、介在物、機械的特性を決定するため、同様に重要です。最後に、ほとんどの鋳物には少なくともある程度の機械加工が必要なため、CNC 能力を持つパートナーはすぐに組み立てられる部品を供給し、二重の取り扱いコストを最小限に抑えることができます。

nbyifei.com ブランドの背後にあるメーカーである Ningbo Hansheng Machinery Parts Co., Ltd. は、砂型鋳造、インベストメント鋳造、ダイカスト、鍛造部品を専門とする 5,000 平方メートルの施設で 2003 年から操業しています。同社の品質システムは ISO 9001:2000 に基づいて構築されており、その生産物のほとんどは北米とヨーロッパの OEM および産業顧客に送られています。評価するエンジニアにとって 精密鋳造工場はどのようにして品質を確保しているのか 検証すべき実際的な点は、工具の所有権、社内加工、検査方法、輸出経験です。

結論

機械部品に適切な鋳造プロセスを選択するには、形状、材料、体積、必要な精度を適合させることが重要です。砂型鋳造は柔軟性があり、工具コストが低く抑えられます。インベストメント鋳造では、公差が厳しい複雑な部品を扱います。ダイカストは大量生産でも一貫性を実現します。永久鋳型と低圧鋳造がその中間を満たします。遠心鋳造は円形部品に優れています。経験豊富なサプライヤーは、これらのトレードオフの比較検討を支援し、粗い鋳造品を完成品コンポーネントに変える機械加工も提供します。明確なプロセスの比較から始めて、サプライヤーの品質と製造能力を検証することで、費用のかかる試行錯誤を回避し、自信を持って生産に取り組むことができます。