寸法精度がよく表面鋳肌が良好な精密鋳造法の分類と用途〜鋳造入門講座(3) (1/2)

「精密鋳造法」は鋳造法の中でも寸法精度がよく、表面鋳肌が良好な鋳造法です。今回は精密鋳造法の分類と用途の紹介を行うなかで、恒久模型・消失鋳型に分類されるセラミック・モールド法、レプリキャスト法に加え、一般にロストワックス法とよばれる消失模型・消失鋳型に分類されるインベストメント鋳造法の3種類の精密鋳造法について比較を行います。


▽鋳造入門講座

精密鋳造法の分類と用途

鋳物の寸法精度は製造法によって変わります。鋳物の寸法公差はJIS B 0403/1995に規定されており、鋳物の寸法に比例して寸法精度範囲は拡大します。これを<表1>に示しました。

<表1>鋳造品の寸法公差(JIS B 0403/1995より)
<表1>鋳造品の寸法公差(JIS B 0403/1995より)

製品の品質保証条件は、この表に示される鋳造公差等級CTの番号を、各種鋳造法の寸法精度として図面に指示することで行われています。これらの寸法精度は鋳造法の種類・適用される鋳型造型法および鋳造される材質によって変わりますが、一般的に標準として比較すると、砂型鋳造はCT9、金型鋳造はCT6、ダイキャスト法はCT5、そして精密鋳造法はCT4に代表されます。これらの精度を基準寸法に対する許容差(公差)で表すと、<図1>のようになります。中でも、寸法精度の観点では、ダイキャスト法のCT5および精密鋳造法のCT4がより優れた鋳造法であるといえます。

ダイキャスト法は金型に直接溶湯を注入するため、比較的低温で溶融するアルミニウム合金、マグネシウム合金および亜鉛合金に限定されるのに対して、一般的に精密鋳造法では高温に耐える耐火物を用いて造型することにより、これらの比較的低融点の材料をはじめ、鋳鋼、ステンレス鋳鋼、超耐熱鋼およびチタン合金などほとんどすべての材質の鋳造が可能なことが最大のメリットです。ダイキャスト法については次回以降の回に詳細を紹介することとし、ここでは精密鋳造法についてご紹介しましょう。


<図1>各種鋳造品の寸法公差の比較例(JIS B 0403/1995をもとに編集部作成)
<図1>各種鋳造品の寸法公差の比較例(JIS B 0403/1995をもとに編集部作成)

ここからは精密鋳造法に含まれる鋳造法として、恒久模型・消失鋳型に分類されるセラミック・モールド法、レプリキャスト法、消失模型・消失鋳型に分類されるインベストメント鋳造法(一般にロストワックス法とよばれる)の3種類の精密鋳造法について比較検討します。


セラミック・モールド法

恒久模型(木型・プラスティック型・金属製型など)を型枠内に装入し、ここに耐火物粉末と迅速硬化バインダー(主として加水分解されたエチルシリケートなど)を混合して「スラリー(泥漿(でいしょう))」を作成し、型枠内に注入してスラリーを硬化させます。ある程度硬化させた鋳型を模型から離型し、その後常温乾燥したあとに引き続き900℃程度の高温で焼成して鋳型を完成させます。

これらの造型法は1950年ごろから英国のノエル・ショウおよびクリフォード・ショウの兄弟によって開発されたため「ショウ・プロセス」とよばれ、その後種々改良系が考案されて、ユニカスト・プロセス、CMプロセス、HFCプロセスなどが採用されるようになりました。

この方法は比較的大物の鋳造にも採用できるため自動車用ボディ金型やブラウン管式TVセット用のガラス成型金型などに用いられましたが、現在は用途が限定されています。<図2>にセラミック・モールド法(ショウ・プロセス)の製造工程を示します。


1. 適切な粒度分布の耐火物粉末を混合する 5. ゲル化した後鋳型を離型する
2. エチルシリケート系のバインダーを準備 6. 鋳型に着火し、可燃剤を燃焼させ微細割れを発生
3. 少量の凝固剤を配合して混錬する 7. 鋳型強度向上のため全体を焼成する
4. 枠付きの模型にスラリーを注入する 8. 上下の型合わせ後、注湯する

<図2>セラミック・モールド法(ショウ・プロセス)の製造工程

 

 

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