砂型鋳造

砂型鋳造は、砂の混合物から作られた型の中で溶融金属を鋳造するプロセスです。以前は、このプロセスの費用対効果が高かったのは少量生産の場合のみでした。しかし現在では、砂型を作るための自動化装置のおかげで、大量生産にも適しています。
砂型鋳物は一般に表面が粗く、表面に不純物が含まれたり、表面が変化したりすることがあります。バルブ本体、クランクシャフト、エンジンブロックなどの中型から大型の部品は通常、このプロセスで製造されます。鋳物の寸法精度や表面仕上げは砂の種類や成形方法によって異なります。
成形に使用される砂には、主に生砂と乾燥砂の 2 種類があります。生砂は、珪砂、粘土、水分、その他の添加物から構成されています。乾燥砂は砂と速硬化性接着剤の混合物です。乾燥砂を使用する場合は、ノーベークモールド鋳造またはエアセット砂型鋳造と呼ばれることがよくあります。粗い生砂から作られた鋳物は通常、表面が粗いのですが、エアセット型を使用すると、より滑らかな表面を備えた鋳物を製造できます。
パターンは目的の部品の形状で作成されますが、最終鋳造時の収縮と機械加工の許容値を考慮して拡大されます。パターンは通常、木材またはプラスチックで作られており、新しい砂型を作成するために再利用できます。砂中子は鋳物の中空部分の内部形状を形成するために使用できます。
砂型の作製には金属製の箱（フラスコ）を使用します。通常、これは型の上部と底部を形成する 2 つの半分で構成され、それぞれコープとドラッグと呼ばれます。型をフラスコに入れ、砂混合物を詰めて型のキャビティを形成します。必要に応じて、仮栓を設置して鋳物を流し込むための溝（いわゆるスプルー）を形成します。その後、パターンとチャネルプラグが除去され、金型キャビティと注入チャネルが残ります。コープとドラグは別々に用意され、その後組み立てられて型が形成されます。
溶融金属はスプルーを介して金型に注入され、ランナーを介して溶融金属が金型キャビティに送られます。鋳物が固まって冷えた後、砂型から鋳物を取り出します。通常、離型剤は使用せず、砂型は除去工程で破壊されます。生砂は失われた水分や添加物を補い、成分を調整して再利用することができます。

多孔性または透過性
それは砂の性質であり、それによってガスが容易に通過することができます。
溶融金属中にはガスが溶け込んでおり、この溶融金属が凝固し始めると、これらの溶存ガスが溶融金属から出てきて鋳物砂の外へ逃げようとします。砂が十分に多孔質でない場合、これらのガスは型の外に出ることができず、鋳物の中に閉じ込められ、金属鋳物に穴や細孔が生じます。また、溶けた金属が湿った砂に触れると、蒸気や水蒸気が発生します。この蒸気は、型の外に逃げることができない場合、鋳物に穴が形成されることになります。したがって、金属鋳造の多孔性欠陥を除去するには、十分に多孔性の鋳物砂を使用することをお勧めします。

流動性
鋳物砂が打ち込まれたときに流体のように挙動する能力は、流動性と呼ばれます。
この特性により、砂は成形ボックス内のスペースを容易に占有し、その形状をとることができます。これにより、砂がコンパクトな密度に圧縮され、パターンの周囲に詰め込まれます。均一な密度を得るために容易に圧縮でき、型のパターンの良好な印象が得られるように、砂は流動性が高い必要があります。砂中の粘土と水分の含有量を増やすと、砂の流動性が向上します。

折りたたみ性
溶融金属が凝固した後に鋳物砂が崩壊する性質を崩壊性といいます。
溶融金属が凝固した後、砂は金属の自由収縮のために崩壊する必要があります。金属の自由収縮が起こると、収縮する金属の破れや亀裂が自然に解消されます。

粘着性
砂粒子が他の物体にくっつく性質を粘着力といいます。
砂は、成形箱の側面に簡単にくっつき、取り外すときに箱から落ちないように、十分な粘着性を持っている必要があります。

結束力または強さ
砂の粒子が互いにくっつく性質を凝集性といいます。
砂の強度は、砂粒子の凝集度によって決まります。砂は、搬送、回転、閉じ、および注入中にその形状を容易に維持できるように、十分な強度を備えている必要があります。適切な強度がないと形状を保持できず、溶融金属を流し込む際に型が破損する可能性があります。強度の低い砂は金属の鋳込み鋳造欠陥につながります。注湯欠陥を避けるために、砂は、所望の形状の鋳型を製造するのに十分な強度を有し、また、溶融金属が成形キャビティに注がれた場合でもその形状を維持するのに十分な強度を有している必要があります。
砂の強度には2種類あります
グリーンの強さ: 砂が緑色または湿った状態で持つ強度は、緑色強度と呼ばれます。十分なグリーン強度を備えたモールドは、型枠から取り出しても形状が崩れず型崩れしません。
乾燥強度:砂が乾燥または焼き上がった状態で持つ強度を乾燥強度といいます。十分な乾燥強度により、砂は溶融金属による浸食力に耐えることができ、その形状を維持するのに役立ちます。

耐火性
鋳物砂が溶融金属の高温に溶けることなく耐えられる能力を耐火性といいます。
鋳物砂は欠陥のない優れた品質の鋳物を製造するために十分な耐火性を備えていなければなりません。耐火性の低い砂は溶けて鋳物の中に溶け込み、鋳物の品質を損なってしまいます。耐火性は、砂の融点ではなく、砂の焼結点の尺度です。