シェルモールド法とは？中子製造の知識

シェルモールド法は、1944年にドイツのJ.クローニング博士によって発明された精密鋳造工法の1種です。博士の氏名から名前を取って、クローニング法、Cプロセスという名称で呼ばれることもあります。

シェルモールド法では、シェル中子と呼ばれる砂型を使用します。このシェル中子は、1952年にアメリカにおいて発表されたRCS（レジンコーテッドサンド）という、特殊な樹脂でコーティングされた砂を使用しており、中空の構造を必要とする部品の製造において広く利用されています。鋳型にシェル中子を設置した後に溶解した金属を流し込むと、砂型を硬化させていたRCS（レジンコーテッドサンド）が熱によって溶けて、砂へ戻ります。その砂を取り除けば、鋳物に空洞ができるという仕組みです。

また、シェルモールド法の特徴は以下のとおりです。

シェルモールド法が適用される以前は、中子には粘土を使用した焼型や乾燥型、油砂型などが用いられていましたが、鋳物の品質としては優れた出来ではありませんでした。そのような状況下で、画期的なシェルモールド法が発明されたことにより、産業界において革命的な進歩がもたらされたのです。

ちなみに、日本においては1953年に東洋工業株式会社（現在のマツダ株式会社）がRCS法を技術として導入しており、自動車産業の発展のきっかけを作りました。

現在もなお、シェルモールド法は鋳造技術の分野において、重要な工法の一つです。小ロット、低コストでの生産が可能でありながら、優れた品質を確保できるため、製品の製造方法として最適なのです。

シェルモールド法を用いる中子製造の流れ

シェルモールド法において使用される砂型の製造には、ダンプ方式とブロー方式の2つの種類があります。それぞれの具体的な製造過程は以下のとおりです。

ダンプ方式

ブロー方式

現在では、ダンプ方式と比べてブロー方式が主流の中子製造として利用されています。RCS（レジンコーテッドサンド）は、流動性が高く乾態という特性があるため、複雑な形状であっても高い精度での鋳型製造がしやすいことがポイントです。

また、ブロー方式を利用した中子製造においては、以下のような注意点もあります。

このように、中子の製造はいくつもの注意すべきポイントがあるため、高い技術力のある製造会社でなければ対応が難しいです。しかし、低コストかつ小ロット生産が可能であるなど、大きなメリットがあります。そのため、部品の製造見積もりを出す際は、技術力や実績をよく確認した上で依頼しましょう。

【中子製造】シェルモールド法の利点

シェルモールド法の利点としては以下のポイントが挙げられます。

中子の場合

鋳型の場合

これらのポイントの中でも特筆すべき特徴は、中空中子の造形が簡単にできるという点です。これは、ブロー方式においての中子製造で利用される、反転排砂方式の効果によるもので、シェル硬化層を薄い状態で造形できるのです。

続いて、薄いシェル型について掘り下げて解説しましょう。中子の場合は鋳物がはっきりとした輪郭になる、鋳型の場合には高い寸法精度で製造できる、表面が美しく仕上がるなどのメリットがあります。

また、薄い砂型であることのメリットは他にもあります。それは、使用する砂の量を減らして、低コストに抑えられるというものです。また、RCS（レジンコーテッドサンド）は乾態であり、適切な環境下では無期限の保存が可能であるため、必要量を適宜使用できます。

シェルモールドはその利便性から、大量生産を必要とする自動車産業はもちろん、小ロット生産の小物の鋳造でも利用されています。これから自社の製品に関する見積もり依頼をするのであれば、中子・鋳型を利用するシェルモールド法を候補に入れてもよいでしょう。

【中子製造】シェルモールド法の欠点は？

多くの利点を持つシェルモールド法ですが、以下のような欠点もあります。

ピールバックとは、シェル硬化層の厚みが不十分なことを指し、その状態では鋳造時に中空中子が破損することもあります。そうした事態を防ぐために、外気温や砂の種類、砂の温度など様々な条件を揃えた上で、製造することが必要です。

また上記の項目から、金型の加熱を必要とすることによる弊害について、ピックアップしてみましょう。その内容は以下のとおりです。

しかし、これらの欠点はいずれにしても製造時においての内容ともいえるため、製品の製造依頼をする発注者側にとってはあまり関係がありません。優れた実績のある工場であれば、これらの欠点をカバーする技術力や設備が整っており、安定した品質での中子製造が可能です。

国内のものづくりの現場においては、品質・コスト・納期、いわゆるQCDが大切な要素として掲げられています。この中のどれが欠けても、納得のいく製品は生まれないため、上手くバランスを取った上での製造計画は必須です。

例えば、製品試作を複数作った上で比較検討したいという場合も、低コストで製造できるシェルモールド法であれば安心です。中子製造に関して見積もりを検討しているのであれば、ぜひ岐阜県山県市に会社を構える岐鋳までご相談ください。水栓蛇口やバルブなどの水栓金具を製造しております。小ロット生産に対応しているからこそ、他社では依頼がしにくい少量の製造も可能です。