金属鋳造: 定義、種類、金属、長所と短所

「鋳造業界は、手頃な価格で優れた強度を備えた部品を設計する準備ができています。厳格な強化と経済的実行可能性で大きな注目を集めています。」

鋳造プロセスは、幅広い製造業において複雑な金属構成で効率的に機能します。ユーザーフレンドリーで、大量生産のエンジニアにとって便利です。金型の効率と作業性は、最終製品の設計に影響します。軽微な欠陥の無視 鋳造欠陥 金型内の欠陥により製造部品の品質が低下する可能性があります。

したがって、CNC 機械加工で製造された金型を使用して作業すると、完璧を達成できる可能性が高くなります。さまざまな材料の互換性と設計の柔軟性により、鋳造プロセス全体が刷新されました。

この包括的なブログには、鋳物の製造プロセス、その種類、金属鋳型に使用される鋳造材料に関する重要な情報が含まれています。さらにメリット・デメリットとともに選び方のテクニックも考察。

 

キャスティングとは何ですか?概要

鋳造は基本的な製造プロセスです。その操作では、溶融金属が金型キャビティに注がれ、その後硬化し、固化すると目的の製品が形成されます。鋳物製造プロセスでは工具と金型が中心的な役割を果たします。鋳造にはさまざまな用途があります ダイカスト素材 アルミニウム、鉄、銅、亜鉛、クロム、マグネシウムが含まれます。さらに、1 つの単一ユニットで複数の製品の生産が容易になります。

 

さまざまな種類の鋳造プロセス?

目的の製品を成形するために金属を鋳造するには、いくつかのプロセスがあります。これらは;

砂型鋳造

砂型鋳造または砂型鋳造では、再利用できないシリカベースの型を使用して、複雑な機能コンポーネントを設計します。この技術は古くから産業に活用されており、製造業者に安価でリサイクル可能なソリューションを提供します。たとえば、鋳造には安価な材料が使用されます。コンクリート、エポキシ、石膏などを凝集させて型を形成します。 

砂型鋳造の有効性は、次のような高温プロファイル金属でも鋳造できることにあります。鉄、非鉄、アルミニウム、銅、鋼。 

メタルダイカスト

寸法安定性と精度はダイカストの重要な特徴です。この注意深く精密に設計されたプロセスでは、非鉄金属を再利用可能な金型または金型 (潤滑剤でコーティングされたもの) に高圧下で供給して、最終的な目的の製品を成形します。 

このプロセスは 2 つの方法で実行されます。 高圧ダイカスト, 低圧ダイカスト 使用される金属によって異なります。融点が高いか低いか。一般に低圧鋳造は、低圧力条件下で鋳造を行うため、単純な機能を必要とする部品に適しています。一方、高圧ダイカストは、複雑な細部部品の大量生産に使用されます。

これらのダイは通常、高温条件に耐えられるように鋼鉄と超硬で作られています。さらに、これらにより、目的の製品の高い寸法安定性が保証されます。したがって、鋳造プロセス中には注意が必要です。 

ダイカストの用途は自動車から航空宇宙部品の製造に至るまで複数の分野に及び、複雑な形状が特徴です。さらに、ダイカスト製品は仕上げ面近くで降伏することが多く、さらなる加工が不要になります。

重力ダイキャスティング

重力ダイキャスティング

重力ダイカストは永久金型鋳造とも呼ばれます。名前が示すように、重力は、溶融合金が指定された型またはダイに注がれる重力への鋳造の依存性を強調しています。 

重力鋳造により、さまざまな部品の形成が可能になります。エンクロージャ、ハウジング、パイプ継手、エンジンピストン、車のリムなど。重力ダイカストはいくつかの金属に適用できます。そのうちのいくつかは言及する価値があります。亜鉛、鉛、マグネシウム合金、アルミニウム。

真空鋳造

前述の技術の中でも真空鋳造は、標準的な真空条件を採用しているため魅力的です。ガスを除去または排気するために、100 bar の圧力で真空が作成されます。次に、真っ赤に熱した金属を真空チャンバー内の金型キャビティに流し込み、エアポケットや気泡を排出します。

真空鋳造は、 射出成形 どちらの方法もラピッドプロトタイピングに適応可能であり、気泡のない、気泡の少ないコンポーネントを特徴とするプロセスであるため、 スムーズ 表面仕上げ. さらに、小ロット生産にも効率的です。さらに、これは多くの樹脂の鋳造を容易にし、自動車および航空宇宙産業向けの構造シャーシ部品の製造に適用できます。

インベストメント鋳造

インベストメント鋳造

インベストメント鋳造は主に、複雑な機能コンポーネントを作成するために使用されます。その操作では、金型のワックス パターンがキュレートされ、アルミニウムやステンレス鋼などの溶融金属の被覆として機能する耐火材料で囲まれます。 

インベストメント鋳造は、非常に詳細なフィーチャー形状を成形するために精密に設計されていますが、労働集約的なプロセスであるため、多くの場合、多額の費用がかかります。アンダーカット、薄壁、自転車トランク、高品質のモトディスク、ほぼ仕上げが特徴です。詳細については、ガイドを参照してください。 インベストメント鋳造.

低圧ダイカスト

低圧ダイカストは、その用語が示すように、溶融した赤い金属を最大以下の圧力で金型キャビティに流し込みます。 0.8バー、または関係する材料に応じて 100 kPa。このプロセスでは、金型キャビティへの継続的な制御された充填により、収縮やスラグ形成のリスクが排除され、品質が大幅に向上します。 

LPDC 短い納期で滑らかな仕上がりを保証することで、薄肉コンポーネントの輪郭を細心の注意を払って成形します。一般的な例としては次のようなものがあります。ブレーキキャリパー、サスペンションケース、エンジンブロック、円筒ヘッドなど。

スクイーズキャスティング

スクイーズキャスティング製品

スクイズキャスティングは、ダイカストと金属鍛造を組み合わせたプロセスを必要とします。これには、低圧または重力鋳造技術と同様に、溶融金属を閉じたダイに供給することが含まれます。 

射出後、油圧プレスで高圧を加えて金属鍛造部品を成形します。絞り鋳造は、気孔や亀裂のない金属鋳造製品を生産することでメーカーに利益をもたらします。自動車分野では、シャーシフレーム、ブラケット、ノード、スペースフレームジョイントなどの安全製品の形成に利用されています。詳細については、ガイドを参照してください。 スクイーズキャスティング.

遠心鋳造

遠心鋳造、ロト鋳造とも呼ばれます。ボイドを最小限に抑えて鋳造金属部品を形成するのに役立ちます。動作中は、マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉛などの溶融金属が再利用可能な金型またはスピニングダイに高圧で噴出され、円筒形部品または非対称部品が製造されます。例えば;エンジンのピストン、ギア、パイプ継手、およびギア ハウジング。

ロストフォームキャスティング

ロストフォーム鋳造にはいくつかの類似点がありますが、唯一の違いは、フォーム鋳造がフォームを使用するのに対し、インベストメント鋳造はワックスを使用することです。 

そのプロセスでは、発泡体は耐火材料としてのスチレンでコーティングされた型に注入されます。鉄合金、鋳鉄、炭素鋼など、さまざまな金属がこの技術と互換性があります。用途に加えて、このプロセスは自動車、航空宇宙、防衛、芸術においても重要な役割を果たし、幅広い金属鋳造部品を形成します。例えば;消火栓、壁、ポンプの筐体は通常、この鋳造技術で作られています。

石膏鋳造

石膏鋳造、または石膏型鋳造プロセスでは、石膏などの強化化合物と添加剤の混合物を使用して型を作成します。添加剤は、金型に対して粘着性を引き起こす接着剤として機能します。耐火物の代わりに石膏を使って型を作ります。石膏を流し込んで固めた後、最終的に石膏を取り除き、溶融金属を金型キャビティに流し込みます。石膏鋳造は、宝飾品、自動車、美術品、彫刻、航空宇宙などのさまざまな分野に恩恵をもたらしています。 

 

鋳造プロセスに適合する金属

さまざまな産業用途の鋳造に使用される一般的な金属を以下に示します。 

アルミ

アルミニウムは、その高い機械的特性、流動性、反射率により、インベストメント鋳造、ダイカスト、永久鋳型、砂型鋳造が可能です。自動車分野から航空宇宙分野に至るまで、アルミニウム鋳造製品はあらゆるところで広く使用されています。例えば;アルミニウムは軽量で耐久性が高いため、自動車のホイールや内装、窓、ドアなどに広く使用されています。さらに、製品設計者は、アルミニウムの容易な加工の恩恵を受けることができます。 製造可能性.

マグネシウム

鋳造製品には、高い強度重量比と軽量な機能が求められます。ここでマグネシウムが登場します。マグネシウムは強く、剛性があり、EMI および RFI をシールドする特性があります。これにより、電気コネクタ、ハウジング、エンクロージャの音が響きます。さらに、製品の耐久性が不可欠な鋳造にも最適です。鋳造用の最も一般的な合金には次のようなものがあります。 AZ91D。詳細については、次の包括的なガイドを参照してください。 マグネシウムダイカスト.

亜鉛

亜鉛は、加工が容易で、寸法安定性が高く、流動特性が優れているため、金属鋳造に多量に使用されます。さらに、他の鋳物に比べて工具コストが低く、高精度が得られます。亜鉛の優れた特徴の一つは、鋳造品の仕上がりの良さです。亜鉛は、複雑な形状の薄肉部品の鋳造に使用されます。そのアプリケーションは、自動車、航空宇宙、消費者製品にわたって非常に広範囲に広がっています。

銅

この材料は、耐食性、高い電気伝導性および熱伝導性などの複数の機能を備えています。最高の銅合金である青銅と黄銅の 2 つは、砂型鋳造、高圧ダイカスト、および CoXNUMX 鋳造において大きな利用可能性を秘めています。その結果、トロンボーン、トランペット、ホルンなどのさまざまな音楽器具が作られます。  

鉄

鋳鉄製エンジンブロック

鉄は鋳造性に優れています。耐摩耗性、耐へこみ性が高く、優れた減衰能力を備えています。鉄鋳物は鉄と炭素を結合させて得られます。鉄の多くの形態は、例えば鋳造製品に非常に役立ちます。鋳鉄、ねずみ鋳鉄、可鍛鋳鉄、ダクタイル鋳鉄。一般的な用途には次のものがあります。エンジンブロック、パイプ、自動車部品など。

鋼鉄

鋼は鋳造用途で頻繁に使用される合金です。合金鋼の中でもステンレス鋼は主に鋳造に使用されます。多くの場合、高い強度、耐摩耗性、耐衝撃性という形でさまざまな利点が得られます。鋳造で鋼を利用する主な利点の 1 つは、過酷な環境条件に耐えられる能力にあります。このため、次のような頑丈なコンポーネントに採用されています。建設機械、鍛造プレス、鉱山機械、ターボチャージャータービン、エンジンシリンダーブロックなど。

タ

鉛は通常、アンチモン合金とともに鋳造に使用されます。最も一般的に使用されるのはアンチモン 1%、2%、3%、6% です。鉛合金は、融点が低く、展性が両立しないなど、鋳造に関して独特の特徴を備えています。鉛成形製品は特定の産業用途に使用されます。電池の製造と放射線遮蔽。

真鍮

真鍮はダイカスト金属に適した選択肢です。真鍮ダイカストでは、複雑な形状の繰り返し可能な製品が製造され、さまざまな製品で繰り返し使用できます。 

• 真鍮;亜鉛と銅からなる合金。
• 電気を伝導するのに優れていますが、火花にも耐性があります。
• 寸法精度も高く、耐食性にも優れています。
• 真鍮には、クロムメッキや研磨と緩衝による機械仕上げなど、多数の仕上げオプションがあります。

鋳物金属比較表

それぞれの金属には、他の金属とは異なる独自の特徴があります。これらの金属を、どれだけ簡単に成形できるか、どれだけ壊れずに伸びることができるか、錆びにくさなどの要素の観点から見てみましょう。

表: 鋳物金属比較表

鋳造金属	順応性	延性	耐食性	コスト	被削性	溶接性
アルミ	ハイ	素晴らしい	グッド	ロー	グッド	素晴らしい
鋼鉄	ロー	ロー	ロー	技法	グッド	グッド
鋳鉄	技法	技法	ロー	ロー	技法	グッド
銅	ハイ	ハイ	素晴らしい	ハイ	グッド	グッド
亜鉛	ハイ	技法	グッド	ロー	グッド	グッド
真鍮	技法	技法	素晴らしい	技法	グッド	グッド

 

鋳造プロセスの利点は何ですか?

プロジェクトでキャスティング プロセスを採用することには、一定の利点があります。たとえば、費用対効果、時間、複雑な機能コンポーネントの設計、リサイクル可能性などが考慮すべき重要な側面である場合です。プロジェクトでキャスティングを採用することの最も一般的な利点をいくつか紹介します。

• 金属鋳造は、非常に迅速な金属成形プロセスです。
• キャスティングは、 経済的なプロセス さまざまな材質に使用するとコスト効率が高くなります。
• 鋳造における CNC 機械加工の使用は、さまざまな材料の鋳造プロセスにおいて多用途性を発揮します。
•  それは提供しています 手頃な価格の工具 従来の鋳造法について。
• 金属鋳造で作られた製品は、 軽量、これは自動車および航空宇宙産業の主要な要件です。
• 金属鋳造はこれを実現する効果的な方法です。 複雑な製品形状 エンジンや円筒キャビティの作成など。 

 

キャストのデメリットとは何ですか？

また、このプロセスには以下に示すいくつかの制限があります。

• 鋳造製品は多くの場合、製品を精製するために追加の処理が必要となり、プロセスに追加のコストがかかります。
• 鋳造製品の気孔、収縮、反りを回避し、寸法安定性を維持するには、特定の課題が伴います。
• 鋳物の製造は労働集約的なプロセスです。
• 工具、治具、金型は若干高価であり、予算に追加料金がかかります。
• 鋳造は融点の低い金属に限定されます。
• ワックスの準備や鋳物製造のための金型の設計には時間がかかり、初期投資が高額になります。

 

鋳造製造プロセスを選択する際の重要な考慮事項

まず、意思決定プロセスの重要性を理解する必要があります。鋳造製造材料の選択が不正確であると、製造される製品のコストの 70 ～ 80% に重大な影響を与える可能性があることが、技術調査によって明らかになりました。  

したがって、材料の選択、公差レベル、サイズ、形状、互換性のある合金、そして最後に重要な鋳造プロセスなどの重要なコンポーネントに重点を置く必要があります。  

 素材の選定

材料の選択は、最終製品の仕様と要件によって異なります。鋳造で使用可能なすべての材料には、それぞれの用途と利点があります。鋳造プロセスを適用する際には、強度、公差、エネルギー消費、製造後の変更などの材料の主要な特徴を考慮する必要があります。

必要数量

鋳造は、大量生産する場合には経済的なプロセスであると考えられています。このプロセスの主な特徴は、大量のバッチ量と複雑な幾何学的成果に加えて、リードタイムの​​短縮です。

鋳肌仕上げ

望ましい光沢と表面仕上げも選択基準に影響します。インベストメント鋳造は、材料の完全性を維持することで魅力的な表面仕上げを提供します。一方、ダイカストは表面の光沢が少なく、高い寸法精度が得られます。そのため、表面の特徴を強化するには後処理が必要でした。

許容差の要件

鋳造プロセスでは、通常の公差よりも公称寸法を達成することが重要です。これらの公差は一般に次のように呼ばれます。 キャストとして　 公差。通常、これらは部品の仕様や形状、および鋳造に使用される金属の種類によって異なります。 

費用

初期設計から最終仕上げ、出荷に至るまで、コストは依然として鋳造製造の主な懸念事項です。したがって、プロセスに関する深い知識は、鋳造プロセスの最適化に役立ちます。これらのコストは主に、合金、工具、部品の複雑さ、および製造予定量に関連しています。 

 

Boda で最高品質のダイカスト サービスを入手

私たちは優れた製品を手頃な価格で提供することに専念しています ダイカストサービス。 ここで プロレアン、当社のエンジニアは、お客様のプロジェクトにおいて卓越した妥協のない品質を確保するために、技術的な詳細に焦点を当てます。 

さらに、Boda は、鋳造部品が厳しい品質基準を満たし、最適な結果が得られるようにするための包括的なサポートを提供することを目指しています。複雑な詳細指向のコンポーネントを探している場合でも、大きなカラムを探している場合でも、当社にはお客様のニーズを満たす設備が整っています。効率的かつ正確な金属プロトタイピングのプロジェクトを私たちに送って、無料の 率 して、高成長のクロスチャネル戦略の構築を始めましょう！ 

続きを読む：

• ダイカスト金型: ダイカスト金型を設計するにはどうすればよいですか?
• Xiomisの超大型ダイカスト技術でダイカストに革命を起こす

 

まとめ

鋳造は、エンジン部品から医療用製品まで、洗練された形状、試作品、薄肉部品、ハウジングの製造を可能にし、さまざまな分野で欠かせない選択肢となっています。 

さらに、設計メーカーは、それぞれのプロセスに合わせて多様な金属を柔軟に選択できます。最良の結果を達成するには、圧力、温度、ダイカスト金型の準備などの主要な変数を技術的に理解することが不可欠です。

鋳造業界では、高度な革新的技術が急増しています。たとえば、ATOS 3D デジタイザーは、鋳造プロセスを実行するための労力の必要性を排除し、鋳造業界に革命をもたらしました。 

 

よくあるご質問

Q1.鋳造と射出成形は違いますか?

はい、鋳造と射出成形は著しく異なるプロセスです。鋳造プロセスには、特に溶融金属を金属鋳造型に注入することが含まれます。対照的に、射出成形では、熱可塑性または熱硬化性ポリマーを射出して、詳細で複雑な形状を成形します。

Q2.金属鋳造プロセスで遭遇する一般的な問題は何ですか?

鋳造プロセスで発生する最も一般的な問題は次のとおりです。

• 気孔
• 不完全な詰め物
• コールドシャット
• 収縮
• 表面欠陥（亀裂、穴、凹凸）

Q3.適切な鋳造技術を選択するにはどうすればよいですか?

適切な選択により、数量を指定し、必要な公差と必要な表面仕上げを正当化する適切な材料が得られます。これらの要素は、鋳造方法の選択プロセスに寄与します。

Q4.金属鋳造を広く利用しているのはどの業界ですか?

自動車、航空宇宙、ファッション、エネルギー分野では、主にいくつかの用途部品に金属鋳造プロセスが活用されています。一般的な例としては次のようなものがあります。消火栓、カップリング、継手、コネクタ、バルブ、ブラケット、エンジン部品など。

Q5.鋳造プロセスではどのような寸法公差が得られますか?

鋳造プロセスによって達成可能な最大の柔軟な公差は、次の範囲に及びます。  0.15mmまで±25、0.3mmまで±150。

 

事業紹介

KG Swift、JD Booker、(2013)、製造プロセス選択ブック: 製品開発 (第 XNUMX 版): 以下から取得 サイエンスダイレクト