金属鋳造プロセス

鋳造は、人類に知られている最も初期の金属成形法の 1 つです。これは一般に、作ろうとする形状のキャビティを備えた耐火性の型に溶融金属を注入し、凝固させることを意味します。いつ固化したら、型を壊すか、型を分解することによって、所望の金属物体を耐火性型から取り出す。固まったものを鋳物といいます。この工程を鋳造とも言い、金属部品の鋳造を中心とした近代的な工場をこう呼びます。鋳物工場.

1. 鋳造工程の歴史
鋳造プロセスはおそらく紀元前 3500 年頃にメソポタミアで発見されました。当時の世界の多くの地域では、銅の斧やその他の平らな物体が、石で作られた、または焼かれた開いた型で鋳造されました。粘土。これらの型は本質的に単一の部品でした。しかし、後の時代、丸い物体を作る必要があると、丸い物体の取り出しを容易にするために、そのような型は 2 つ以上の部分に分割されました。青銅器時代 (紀元前 2000 年頃) は、鋳造プロセスにさらに洗練をもたらしました。おそらく初めて、物体に中空のポケットを作るためのコアが発明されました。これらのコアは粘土を焼いて作られました。また、cire perdue またはロストワックスプロセスは、装飾品や細かい細工品の製作に広く使用されました。

鋳造技術は紀元前1500年頃から中国人によって大きく改良されました。それ以前は、中国で鋳造活動が行われたという証拠は見つかっていません。彼らは素晴らしいものではなかったようですcire perdue プロセスには精通しておらず、広範囲に使用していませんでしたが、代わりに非常に複雑な仕事を作成するための複数ピースの金型に特化していました。彼らは、金型を細部まで完璧にするのに多くの時間を費やしました。型から作られた鋳物には仕上げ作業が必要でした。おそらく彼らは、30 個以上の部品を慎重に取り付けた部品の型を作成しました。実際、このような型は数多く発掘されています。中国各地で考古学的発掘が行われています。

インダス文明は、装飾品、武器、道具、器具などに銅や青銅の鋳造を多用したことでも知られています。しかし、技術の進歩はあまりありませんでした。ヴァリからインダス渓谷の遺跡から発掘された物品や置物は、オープンモールド、ピースモールド、シレ・ペルデュ法などの既知の鋳造方法すべてに精通していたようです。

インドはるつぼ鋼の発明で信じられていますが、インドでは鉄の鋳造についてはあまり明らかではありませんでした。紀元前 1000 年頃にシリアとペルシャで製鉄が始まったという証拠があります。表示されますそれ鉄鋳物インドのテクノロジーは、紀元前 300 年頃のアレクサンダー大王の侵略の時代から使用されてきました。

現在、デリーのクトゥブ ミナールの近くにある有名な鉄の柱は、古代インド人の冶金技術の一例です。長さは7.2メートルで、純可鍛鉄で作られています。これは、グプタ朝のチャンドラグプタ 2 世 (西暦 375 ～ 413 年) の時代。この柱は屋外に屋外に放置されており、錆びる速度はほぼゼロで、埋設部分も非常に遅い速度で錆びています。これ最初に鋳造してからハンマーで最終形状に仕上げたに違いありません。

2. 利点と制限事項
鋳造プロセスは多くの利点があるため、製造業で広く使用されています。溶融した材料は金型キャビティ内のあらゆる小さなセクションに流れ込み、そのため、あらゆる複雑な形状の内部に流れ込みます。または外部 – 鋳造プロセスで作成できます。鉄、非鉄を問わず、実質的にあらゆる材料を鋳造することが可能です。また、鋳型の製作に必要な工具も非常にシンプルで、安価な。そのため、試作や小ロットの生産に最適な方法です。鋳造プロセスにおいて、必要な量の材料を正確に必要な場所に配置することが可能です。結果として設計上の軽量化が図れます。鋳物一般に、すべてのサイドから均一に冷却されるため、指向性特性がないことが期待されます。特定の金属や合金がありますこれは鋳造によってのみ処理でき、冶金学的考慮事項により鍛造などの他のプロセスでは処理できません。最大 200 トンまでのあらゆるサイズと重量の鋳物を製造できます。

ただし、通常の寸法精度と表面仕上げは、砂型鋳造プロセス多くの場合、最終的なアプリケーションには適切ではありません。これらのケースを考慮して、いくつかの特別なキャストを行います。ダイカストなどのプロセスが開発されており、その詳細については後の章で説明します。また、砂型鋳造プロセスはある程度の労力を要するため、多くの改良が加えられています。機械成形や鋳造機械化など。一部の材料では、内部に存在する水分によって生じる欠陥を除去することが困難なことがよくあります。砂型鋳物。

3. キャスティング規約
次の章では、鋳造の基本的なプロセスを表す砂型鋳造の詳細を見ていきます。プロセスの詳細に入る前に、いくつかのキャスティング語彙を定義すると、次のようになります。適切な。

フラスコ– 鋳型枠とは、砂型をそのまま保持するものです。金型構造内のフラスコの位置に応じて、ドラッグ、コープ、チークなどのさまざまな名前で呼ばれます。木でできています一時的な用途の場合、またはより一般的には長期使用の場合は金属製です。
ドラッグ– 下部鋳枠
対処する– 上部鋳枠
頬– 3 ピース成形に使用される中間成形用枠。
パターン– パターンは、いくつかの変更を加えて作成される最終オブジェクトのレプリカです。金型のキャビティはパターンを利用して作成されます。
パーティングライン– これは、砂型を構成する 2 つの鋳型枠の間の分割線です。分割パターンでは、パターンの 2 つの半分間の分割線でもあります。
底板– 通常、型作りの最初に使用される木材で作られた板です。まずパターンを底板に置き、その上に砂を振りかけ、ドラグで打ち込みます。
フェイシングサンド– 鋳造品の表面仕上げを向上させるために、成形キャビティの内面に少量の炭素質材料を散布します。
鋳物砂– これは、金型キャビティの作成に使用される新たに調製された耐火材料です。これは、望ましい結果を得るために適切な割合でシリカ粘土と水分を混合したもので、型を作りながらパターンを作ります。
バッキングサンド– これは、金型内の耐火材料の大部分を構成するものです。これは使用済みの砂と焼けた砂で構成されています。
コア– 鋳物の中空キャビティを作成するために使用されます。
注ぐ容器– 溶融金属が注がれる鋳型の上部にある小さな漏斗状のキャビティ。
スピュア– 注湯皿からの溶融金属が金型キャビティに到達する通路。多くの場合、金型への金属の流れを制御します。
ランナー– 溶融金属の流れが金型キャビティに到達する前に調整される、パーティング面内の通路。
ゲート– 溶融金属が金型キャビティに入る実際の入口点。
チャプレット– チャプレットは、金型キャビティ内でコアを支持し、その自重に対処し、金属静力に勝つために使用されます。
チル– チルは金属製の物体で、鋳物の冷却速度を高め、均一または希望の冷却速度を提供するために金型内に配置されます。
ライザー– 凝固により金属の体積が減少したときに、高温の金属が金型キャビティに逆流できるように、鋳物内に設けられた溶融金属の貯留槽です。

4. 砂型製作手順
一般的な砂型の作成手順を次の手順で説明します。

まず、成形台または床の上に底板を置き、表面を平らにします。引き型枠は、引き型部分とともに底板の上に逆さまに置きます。ボード上のフラスコの中心にあるパターン。パターンとフラスコの壁の間には 50 ～ 100 mm 程度の十分な隙間が必要です。乾いた仕上げ砂を振りかけるボードとパターンに粘着性のない層を提供します。必要な品質の新たに調製された鋳物砂が、ドラッグとパターン上に 30 ～ 50 mm の厚さに注がれます。ドラッグフラスコの残りの部分はバックアップ砂を完全に充填し、均一に打ち込んで砂を圧縮します。砂の打ち込みは、ガスが抜けにくくなるように、砂を圧縮しすぎないように適切に行う必要があります。緩すぎると型の強度が不足します。打ち込みが終わったら、フラスコ内の余分な砂をフラスコの端のレベルまでフラットバーを使用して完全に削り取ります。

次に、ベント ワイヤー (先端が尖った直径 1 ～ 2 mm のワイヤー) を使用して、ガスの除去を容易にするために、フラスコの深さ全体およびパターンまでドラッグにベント穴を開けます。キャスト中凝固。これでドラグの準備は完了です。

完成したドラッグフラスコを底板に転がして、写真に示すようにパターンを露出させます。スリックを使用して、パターンの周りの砂の端を修復し、パターンの半分の上にコープを置きますドエルピンを使ってドラッグパターンを調整します。ドラッグの上部にあるコープフラスコは、ピンの助けを借りて再び整列して配置されます。乾いた型抜き砂をドラグ全体とパターンに振りかけます。

スプルー通路を作るためのスプルーピンはパターンから約50mmの微距離に位置しています。また、必要に応じてライザーピンも適切な場所に保管し、同様の新たに調製した鋳物砂を使用します。ドラグのバッキングサンドを散布します。コープにはドラグと同様に砂を徹底的に打ち込み、余分な砂を削り取り、通気孔を随所に設けています。

スプルーピンとイーライザーピンをフラスコから慎重に引き抜きます。その後、注ぎ皿を湯口の上部近くで切断します。コープはドラグから分離され、コープとドラグの境界面にある緩い砂も分離されています。ドラグの一部はベローズの助けを借りて吹き飛ばされます。ここで、ドロー スパイクを使用し、パターン全体をラップして金型キャビティをわずかに拡大することにより、コープ パターンとドラッグ パターンの半分を引き出します。型抜きパターンによって金型の壁が損なわれることはありません。ランナーとゲートは、金型を傷つけることなく慎重に金型内でカットされます。ランナーや金型キャビティ内にある余分な砂や緩んだ砂は吹き飛ばされます。ジャバラを使って遠ざけます。ここで、ペースト状の化粧砂を金型キャビティとランナー全体に塗布します。これにより、完成した鋳物の表面仕上げが良好になります。

中子箱を用いて乾燥砂中子を作製します。適切にベーキングした後、写真のように金型キャビティに配置します。コープはドラッグ上で交換され、2 つの位置合わせが行われます。ピン。溶融金属の注入中に上向きの金属静力に対処するために、適切な重量がコープに保持されます。写真に示すように、鋳型は注ぐ準備が整いました。