砂型鋳造

しくみ

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   模型をつくる。 模型(パターン)は、木、プラスチック、金属でつくった、部品の実物大の複製です。金属は冷えると収縮するので、少し大きめにつくります。

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   周りに砂を詰める。 模型は、鋳枠と呼ばれる 2 つ割りの箱に置かれます。粘土と水を混ぜた砂(生型砂)や、樹脂バインダーを混ぜた砂を、形が保てるまで周りに突き固めます。

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   模型を抜き、中子をセットして、型を閉じる。 上半分(上型)を下半分(下型)から持ち上げ、模型を引き抜くと、空洞が残ります。内側の穴をつくる中子(硬化させた砂のインサート)を入れ、湯道を切り、2 つの半分を再び閉じます。合わさった継目がパーティングラインです。

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   注湯する。 溶けた金属を取鍋から注ぎ口に注ぎます。金属はスプルー(垂直の通路)を下り、ランナー(水平の通路)を通って、キャビティを満たします。

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   固まらせる。 冷却は、小さな部品なら数分、非常に大きな部品なら数時間、場合によっては数日かかります。押湯(余分な金属のたまり)が、部品が収縮するあいだも金属を補給し続けるので、引け巣は部品ではなく押湯にできます。

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   型ばらしして仕上げる。 砂を振り落として、リサイクルします。スプルーと押湯を切り落とし、表面を清掃します。多くはショットブラスト(小さな鋼球を吹き付ける)で行い、重要な面は機械加工します。

主なポイント

材料

溶かせるほぼあらゆる金属:ねずみ鋳鉄とダクタイル鋳鉄、鋼、アルミニウム、青銅、真ちゅう、マグネシウム

代表的な部品

エンジンブロック、シリンダーヘッド、ポンプやバルブの本体、ギアボックスのハウジング、マンホールの蓋、機械のベース

部品サイズ

数センチから数メートルまで。数グラムから 100 トン超まで

精度

通常は約 ±0.5〜±2 mm。大きな部品ではそれ以上

表面仕上げ

粗くてざらざら:Ra(平均粗さ)でおよそ 6〜25 µm

向いているロット数

1 点ものと試作(手込め)から、数百万個(自動造型ライン)まで

金型・設備コスト

模型は数百から数万ドル。自動造型ラインは数百万ドル

速度

手作業では型 1 つに数時間。自動ラインは毎時最大数百個の型をつくる。冷却にさらに数分から数時間

強みと限界

使われる場所

• 自動車鋳鉄のエンジンブロック、シリンダーヘッド、ブレーキドラム、デファレンシャルのハウジング
• ポンプとバルブポンプのケーシング、バルブ本体、インペラ
• 重機工作機械のベッド、ギアボックスのハウジング、鉱山や建設の機械
• エネルギーと船舶風力タービンのハブ、タービンのケーシング、船のプロペラ
• 都市のインフラマンホールの蓋、排水溝のグレーチング、管継手
• 家庭用品鋳鉄のフライパン、薪ストーブの部品、鐘

見分け方

• 機械加工されていないすべての面にある、細かいやすりのようなざらざらしたつや消しの表面。
• 部品を一周する細い継目や小さな段差:上型と下型が合わさっていたパーティングラインです。
• スプルー、ランナー、押湯を切り落とした、平らに研削された跡。
• 粗い鋳肌のすぐ隣にある、光沢のある機械加工面(ボルトのフランジ、穴)。

比較

動画を見る

Sand Casting Process: All Steps explained and demonstrated in an workshop experiment

dharmesh barodiya · 模型から完成した鋳物まで、すべてのステップを、教育用の工房で

FOUNDRY CASTING Making a Sand Mold part 1 TUBALCAIN

mrpete222 · 生型砂の型を、上型と下型の中で手で突き固める方法

Sustainable and Efficient Green Sand Casting | General Foundry Service

General Foundry Service · 産業用の生型砂の鋳造所と、その注湯の様子

Animation of a complete DISAMATIC foundry with SAM Mixer

DISA · 自動ラインが、大量生産用の型をつくって注湯する方法

実写真を見る

• Wikipedia:Sand casting — 型、鋳枠、中子、鋳物の写真と工程図
• Wikipedia:DISAMATIC — 縦割りの砂型をつくる自動機械
• Wikimedia Commons の写真検索