第８回砂型アルミ鋳造雑学講座

皆さんこんにちは！

株式会社長川原金属、更新担当の中西です。

 

本日は第８回砂型アルミ鋳造雑学講座！

今回は、鉄則についてです。

 

砂型アルミ鋳造は、溶かしたアルミニウム合金を砂型に流し込み、冷却・凝固させて部品を成形する鋳造技術です。自動車や航空機、産業機械の部品製造に広く活用され、自由な形状の製作・コスト低減・試作品製造に適しているという利点があります。

しかし、砂型アルミ鋳造には、鋳造欠陥（気泡・ヒケ・割れ）や精度の問題が発生しやすく、品質を確保するためにはいくつかの鉄則を守る必要があります。本記事では、砂型アルミ鋳造の鉄則について深く掘り下げ、高品質な鋳造を実現するためのポイントを解説します。

---

1. 砂型アルミ鋳造の基本原則

砂型鋳造では、以下の基本原則を理解し、適切な管理を行うことが重要です。

✅ ① 適切な砂型の選定と管理
✅ ② 溶湯（溶かしたアルミ）の品質管理
✅ ③ 適切なゲート・湯道（溶湯流路）の設計
✅ ④ 冷却と凝固管理の徹底
✅ ⑤ 鋳造欠陥の防止策を講じる

これらの原則を徹底することで、高品質なアルミ鋳造製品を安定して生産することが可能になります。

---

2. 砂型アルミ鋳造の鉄則

鉄則① 砂型の選定と適切な管理

砂型の品質は、鋳造品の精度や強度に大きく影響します。適切な砂とバインダー（結合剤）の選定が不可欠です。

✅ ポイント

1. 適切な鋳物砂を使用する

   • 一般的には「シリカ砂」や「クロマイト砂」を使用。
   • 耐火性が高く、熱膨張を抑えられる砂を選ぶことが重要。

2. バインダー（結合剤）を適切に調整

   • 砂の強度を確保するため、有機バインダー（フェノール樹脂）や無機バインダー（水ガラス）を適用。
   • 過剰なバインダーはガス発生の原因になるため、適量を守る。

3. 適切な型締め圧力を設定する

   • 砂型が均一な密度で締め固められているかを確認し、型崩れを防ぐ。
   • 圧力が低すぎると鋳型が壊れやすくなり、高すぎると通気性が悪化する。

🚨 注意点

• 砂の粒子が粗すぎると、表面がザラザラになり、仕上げ工程が増える。
• バインダーの劣化や吸湿を防ぐため、保管環境を管理（温度・湿度調整）する。

---

鉄則② アルミ溶湯の品質管理

アルミニウムは酸素・水分と反応しやすく、ガス欠陥や酸化物が発生しやすいため、溶湯の品質管理が重要です。

✅ ポイント

1. 適正な温度管理

   • アルミ合金の最適な鋳造温度は 660～750℃（合金により異なる）。
   • 高すぎると酸化物（スラグ）が発生し、低すぎると湯回り不良が起こる。

2. 脱ガス処理を徹底

   • 溶湯には水素が溶け込みやすく、鋳造時に気泡欠陥が発生する。
   • アルゴンまたは窒素ガスを使った脱ガス処理（ディガッシング）を行う。

3. 酸化膜（スラグ）の除去

   • 溶湯表面に浮いた酸化物（スラグ）を丁寧に除去する。
   • フラックス（溶融助剤）を使用すると、酸化膜を分離しやすくなる。

🚨 注意点

• 溶湯の取り扱い時に混入物（砂や鉄分）が入らないように管理する。
• 過熱しすぎるとアルミが劣化するため、適正温度を厳守。

---

鉄則③ 適切なゲート・湯道設計

湯道（ランナー）やゲート（溶湯の流入口）の設計が不適切だと、鋳造欠陥（湯回り不良・ガス溜まり・ヒケ巣）が発生します。

✅ ポイント

1. 溶湯がスムーズに流れるように設計

   • 急激な方向転換や急な細い部分を作らないようにする。
   • 湯流れがスムーズで、空気が抜けやすい構造にする。

2. 湯道の冷却を考慮する

   • 凝固の順序を最適化し、湯戻り（リターン湯）が起こらないようにする。

3. ベント（空気抜き）を適切に配置

   • 型内の空気やガスを適切に排出し、ガス欠陥（ピンホール・ブローホール）を防ぐ。

🚨 注意点

• 入口の断面積が狭すぎると、湯回り不良が発生しやすい。
• 湯道内の乱流を抑えるため、できるだけ緩やかな流れを確保する。

---

鉄則④ 冷却と凝固管理

冷却の仕方を誤ると、収縮応力が発生し、クラック（割れ）やヒケ巣（空洞）などの欠陥が生じるため、冷却管理が重要です。

✅ ポイント

1. 最適な凝固順序を設計

   • 肉厚部分が先に固まるとヒケ巣が発生しやすいため、外側から徐々に固まるように調整する。

2. 冷却速度を適切に管理

   • 急冷すると内部応力が増え、クラックが発生しやすい。
   • 砂型の熱伝導率を考慮し、適切な冷却時間を確保する。

🚨 注意点

• 急激な温度差を避けるため、冷却時の環境を一定に保つ。

---

5. まとめ

砂型アルミ鋳造は、適切なプロセス管理を徹底することで、高品質な製品を安定して生産できる技術です。

✅ 砂型の選定と管理：耐火性・密度・通気性を確保する。
✅ 溶湯の品質管理：温度・脱ガス・酸化膜除去を徹底。
✅ 適切なゲート・湯道設計：スムーズな流動と適切なベント配置。
✅ 冷却・凝固の管理：応力を抑え、ヒケ巣やクラックを防ぐ。

この鉄則を守ることで、砂型アルミ鋳造の品質向上と安定生産が可能になります。最新技術の活用とともに、基本を守ることが高品質な鋳造の鍵となるのです。

 

 

株式会社長川原金属では、一緒に働いてくださる仲間を募集中です！

私たちが採用において最も大切にしているのは、「人柄」です。

当社は小ロットでニッチな部品の鋳造を得意としており、毎日違うものを造っているため日々の業務は変化があり、モノづくりが好きな方には楽しんでいただけると思います。

ぜひ求人情報ページをご覧ください。皆さまのご応募を心よりお待ちしております！

詳しくはこちら！