鋳造用シェル中子なら！鋳造とは

鋳造とは、金属に熱を加えて溶かし、鋳型に流し込んで、冷却することで固める加工法を指します。その特徴は以下のとおりです。

上記の内容からもわかるように、その特徴は溶かした金属を使うことによって、鋳型の形状に合わせて思いのままに部品を製造できる点です。大量の生産に向いた工法として、タイヤホイールといった大物からバルブや蛇口といった小物の水栓金具まで、人々の生活に欠かせない多くの部品を製造してきました。

そのほかの特徴としては、鋳鉄や銅合金などほとんどの金属を使用できる点も挙げられます。用途や予算に応じて使用する金属を選定して、低コストでの製造が可能です。

鋳造と比較されることが多い工法として鍛造というものがあります。鍛造とは、金属を叩くことによって成型する工法のことで、気泡などの内部の欠陥を圧着させることができます。塑性変形によって金属素材が有する組織を壊すことで、メタルフローが形成されるということです。緻密な組織であるというメリットはあるものの、丹念な仕上げが要求される工法であるため、加工の工数が多く、低コストでの製造は難しいのが現状です。

一方、鋳造は金属を鋳型に流し込んでから固める工法であるため、加工工数はそれほどかかりません。体積収縮によって内部に空洞ができてしまう場合もありますが、肉厚に仕上げることで強度対策ができます。コスト面についても、鍛造より鋳造の方が低コストで製造が可能です。

鋳造用シェル中子なら！鋳造の種類

鋳造は、用途に応じて主に3つの製造技法があります。

連続鋳造

この工法は、溶けた鋼から金属材料となる鋼片を製造するための技法です。製造の流れは、鋳型に注入した鋼を底から引き出したあと、圧延して帯状の鋼片を製造するというものです。鋼片はその形状によって、以下に分類されます。

中でもビレットは、さらに塑性加工を施されて、棒材・線材・管材・形材などの半製品へと加工後、機械部品や自動車部品の材料として使用されます。

砂型鋳造

この工法は、砂型と呼ばれる砂を固めた鋳型を使って鋳物を製造する技法です。自硬性鋳型や生砂型などの種類があります。その中でも熱硬化型鋳型は、シェルモールドを使用した鋳造として有名です。この工法は、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ものです。約300℃に加熱した金型に、RCS（レジンコーテッドサンド）を原材料として吹き込んでから、硬化させてシェルモールドと呼ばれる鋳型を造ります。この鋳型にシェル中子をセットすることで、自動車部品はもちろん、蛇口やバルブといった中空の構造を持つ部品の製造が可能です。

またシェルモールドという名前は、鋳型が貝殻状であったことがその由来です。シェルモールドに代表される砂型鋳造のメリットは、複雑な形状に対応できることや小ロット品にも対応可能なこと、さらに低コストでの製造ができる点が挙げられます。そのため、試作を重ねて納得のいく形状にすることが可能です。

金型鋳造

この工法は、耐熱鋼合金で造られた金型を使って鋳物を製造する技法です。その種類には、高圧法やダイカスト法などがあります。鋳型が繰り返し使えるため大量の生産に向いているメリットはあるものの、砂型による工法と比べて、低コストでの製造は難しいというデメリットもあります。大量生産が必要な際には、この工法を選ぶとよいでしょう。

鋳造用シェル中子なら！鋳造過程

一般的な砂型鋳造の製造過程は、主に以下の工程に分けられます。

溶解工程

この工程では、材料となる金属を電気炉で溶かします。

造型工程

続いてこの工程では、製品の形を木製、金属製、発泡樹脂製のいずれかの型でかたどって、模型を作成します。型枠に模型を配置して、添加剤の混ぜられた砂を詰めていきます。その際、湯口と呼ばれる材料を流し込む穴も、同時に形成しておきます。

型決めが終わると、中空構造の要となるシェル中子を配置して、砂型の上下をずれないように合わせます。シェル中子の配置作業は、基準となるポイントにきっちりと合わせなければ不良品へとつながるおそれがあるため、プロフェッショナルな技術が要求されます。

鋳込作業～後処理

それから鋳込作業では、溶かした材料を湯口から砂型へと流し込みます。後処理として、金属が固まったところで砂型を崩して製品を取り出し、表面についた砂を落とします。砂を落とす作業では、ショットブラストと呼ばれる機械に入れて、無数のショット玉をあてることで、部品表面の砂を除去することが可能です。鋳物本来の質感が見えるようになり、砂を落とす用途のほかにも、表面を磨く役割があります。鋳物特有の湯口やバリ（ギザギザとした出っ張りのこと）を取れば、後処理は終了です。

後行程としては、仕様に沿って部品を機械加工します。作業にはグラインダーと呼ばれる加工用の機械を用いており、ほぼ最終の工程であるため、良品か不良品かの仕分けも同時に行います。

鋳造用シェル中子なら！水栓金具の製造過程

ここからは水栓金具の製造過程について解説します。蛇口やバルブといった水栓金具は、以下の5つの流れで製造されています。

蛇口やバルブなどの中空の構造を持つ鋳物には、シェル中子が用いられています。また、それら水栓金具の材料としては銅合金が主に利用されていますが、その特徴は以下のとおりです。

また、水栓金具に銅合金が用いられている大きな理由としては、銅合金は加工がしやすいことに加えて、抗菌性にも優れていることが挙げられます。ステンレスは銅合金と比べて加工性が悪く、材料費としても高価であるため、あまり使用されていません。

銅合金をシェル中子鋳造で加工すれば、低コストで蛇口やバルブなどの中空構造を持つ部品の製造が可能です。現在はシングルレバー混合栓など複雑な内部構造を持つ蛇口も増えていますが、砂型鋳造を利用すれば、メーカー色のあるオリジナリティの高い水栓金具の製造が可能になります。

砂型鋳造を利用すれば、小ロット・低コストでの製造ができるため、試作の段階で豊富なデザイン案から取捨選択ができます。シェル中子の見積もり段階で実績のある会社を選択して、自社のものづくりをスムーズに行いましょう。