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金属鋳造は、機器製造業の発展に不可欠かつ重要なリンクです。これは、製造コストが低く、プロセスの柔軟性が高い、一般的に使用される製造方法です。複雑な形状や大規模な鋳物を得ることができ、機械製造で大きな割合を占めています。では、金属鋳造はどの業界で重要な役割を果たしているのでしょうか?今日、Longshengチームはあなたを見つけるために連れて行きます。さっそく始めましょう!
金属鋳造とは何ですか?
金属鋳造は製造プロセスですこれは、溶融した金属を金型に流し込み、3D金属部品を作成することです。金型には目的の形状の空洞が含まれており、溶融金属が冷却されて固化部品が形成されます。
「鋳造」という言葉は、6,000年前にさかのぼる鋳造プロセスによって作られた部品も指します。歴史的に、鋳造プロセスは、他の製造プロセスでは作成が困難またはコストがかかる複雑で大きな部品を作成するために使用されてきました。
鋳造は複雑な形状の第一候補です費用対効果が高く、プロセスが比較的簡単であるため、たとえば、CNC加工。しかし、鋳造は、その迅速なターンアラウンドタイムと大規模な生産能力により、最も単純な形状にも広く使用されています。現在、キャスト製品の使用が広く普及しているため、どのような環境であってもキャスト製品の使用は避けられません。鋳造金属製品の例としては、エンジンブロック、消火栓、電気モーター、工具、信号機、マンホール、パイプ、バルブ、各種継手などがあります。
金属鋳造の主な用途は何ですか?
重要な製造プロセスとして、金属鋳造は、多くの業界で広く使用されています。以下は、さまざまな分野での金属鋳造の主な用途です。
1. 自動車産業
自動車業界では、金属鋳物は不可欠な重要な役割を果たしています.自動車業界は、材料に対してより高い品質と性能の要件を提唱しています。したがって、金属鋳物はますます使用されています。たとえば、エンジンブロック、ブレーキディスク、ギアなどの主要コンポーネントは、多くの場合、金属鋳造技術を使用して製造されます。また、自動車部品も特殊な構造部品です。ギアボックスのハウジング、ステアリングコラム、バンパーなどの部品は、すべて複雑な形状をしています。これらのコンポーネントは、高度な強度と耐摩耗性を備えている必要があるだけでなく、優れた放熱能力と正確な寸法制御も備えている必要があります。従来の方法では上記の特性を保証できないため、上記の目標を達成するには高度な金属鋳造プロセスを使用する必要があります。金属鋳造技術により、これらの基準を満たすことができ、自動車部品の高品質と優れた性能を確保できます。
2. 航空宇宙・防衛
航空宇宙・防衛分野では、金属鋳造技術を用いて複雑な幾何学的形状の部品を製造しています、航空機エンジン部品、ミサイル部品など。これらのコンポーネントには、コンプレッサーローター、タービンブレード、ロケットエンジンノズル、燃焼室、高圧容器などが含まれます。これらの部品は、非常に高い温度と圧力に耐えられると同時に、極めて高い精度と信頼性が求められます。金属鋳物の内部には多数の細孔、収縮キャビティ、亀裂があるため、その機械的特性は従来の金属材料とは大きく異なり、高性能構造材料を製造するための主要な障害の1つになっています。金属鋳造技術は、航空宇宙および防衛産業の材料特性、重量管理、および安全性に関する厳しい基準を満たす高品質で高精度の鋳造品を製造する能力を備えています。
3.建設業
建設分野では、パイプ継手、バルブ、建築用ブラケットなどの鋳造部品の製造に金属鋳造法が広く使用されています。これらには、鋳鉄部品、鋳鉄パイプ、鋼鋳物、およびその他の種類の金属鋳物が含まれます。鋳物には十分な機械的強度と長期耐久性だけでなく、優れた耐食性とシーリング特性も必要でした。上記の要件を確保するためには、金属鋳造プロセスを改善し、最適化する必要があります。金属鋳造技術には、これらの基準を満たす鋳物を製造する能力があり、建設機械が安全かつ確実に動作することを保証しています。
4.医療およびヘルスケアアプリケーション
医療およびヘルスケア分野では、金属鋳造技術を使用してカスタマイズされた金属鋳物を製造しています整形外科用インプラントなど。これらのインプラントは、患者の骨や組織と緊密に統合する必要があり、優れた生体適合性と耐食性が必要です。金属鋳造技術は、医療・ヘルスケア分野の材料性能と安全性の要求を満たす高精度・高品質な鋳物を提供することができます。
5. 電子製品・消費財
エレクトロニクス・消費財業界では、金属鋳造技術は、熱伝導性を製造するために使用されます耐熱ハウジングとコンポーネント。製品の性能と外観に対する消費者の要求が高まる中、金属鋳造技術は、優れた放熱性能、美しい外観、耐久性を備えた製品を提供できます。たとえば、スマートフォンやタブレットなどの電子製品のケーシングやヒートシンクは、多くの場合、金属鋳造技術を使用して製造されます。
6. 美術品・彫刻
金属鋳造は、芸術的創造においてもその地位を占めています。アーティストはこの技術を使用して、デザインされた彫刻のプロトタイプを、ロストワックス法などのプロセスを通じてブロンズ、真鍮、その他の金属芸術作品に変換します。これらの作品は芸術的価値が高いだけでなく、長期間保存され、文化的遺産の重要な担い手となることができます。また、メダルや記念硬貨の製造にも金属鋳造が使用されています。細かい鋳造技術により、これらのアイテムには独特の質感と歴史的な意味が与えられます。
金属鋳造の長所と短所は何ですか?
長い歴史を持つ金属成形プロセスとして、金属鋳造は、現代の製造業において重要な役割を果たしています.複雑な形状と正確な寸法の金属部品を製造できるだけでなく、材料利用率と費用対効果も高いです。しかし金属鋳造には、いくつかの固有の課題と制限があります.
金属鋳造の利点
- 金属鋳造プロセスは、複雑な形状のワークピース、特にボックス、シリンダーブロックなどの複雑な内部キャビティを製造できます。
- 幅広い適応。
- ザ金属鋳造プロセスは、低コストの鉄を利用できる鉄スクラップ、フライス粉など、鋳造設備は比較的低いです。
- サイズと重量は、金属鋳造ワークピースでほとんど制限されません。
- 鋳物の形状とサイズはワークピースに非常に近いです。したがって、金属鋳造プロセスは、さらなる機械加工作業の量を減らし、金属材料を節約します。
金属鋳造のデメリット
- 比較的複雑な生産作業により、鋳造プロセスを完全に制御することがより困難になります。
- 鋳造ワークピースは、鋳造欠陥で取りやすいです。
- 寸法の一貫性と精度が比較的低い。
- 同じサイズと形状の鍛造品と比較して、鋳物の本質的な品質は弱く、耐荷重能力は鍛造品よりも劣ります。
- 高温、粉塵、労働集約度が高い劣悪な作業環境。
さまざまな用途向けのさまざまな鋳造技術の比較
さまざまな鋳造技術には、製品用途に独自の特徴があります。以下は、砂型鋳造とダイカスト、インベストメント鋳造と遠心鋳造の比較です。
1.砂型鋳造
砂型鋳造は、あらゆる金属合金の鋳造に使用できる万能鋳造プロセスです、鉄か非鉄か。エンジンブロック、シリンダーヘッド、クランクシャフトなどの自動車用金属鋳造部品などの工業ユニットでの大量生産に広く使用されています。
このプロセスでは、自然に結合した砂や合成砂などのシリコンベースの材料で作られた金型を使用して、滑らかな金型表面を作成します。金型表面には、上型(上部)と下部型(下部)の2つの部分があります。流し込みカップで溶かした金属を型に流し込み、固化して最終形状を形成します。最後に、余分な金属を切り取り、最終的な金属鋳造製品を完成させます。
2.キャスティング
砂型鋳造は融点の高い合金を溶かすことができますが、ダイカストを使用して融点の低い金属を成形できます。材料を固体から高温の溶融液体に変更した後、硬化鋼で作られた長寿命のダイキャスト金型に注入できます。これらのツールは、キャビティ、コア、場合によってはインサートで構成されています。プラスチック射出成形とは異なり、鋳造後のサイドフィーチャーの加工は、サイドアクションを使用するよりも実現可能な場合があります。ダイカストの歴史は19世紀にまでさかのぼります。
製造業の世界に登場して以来、2種類のプログラムが開発されてきました。1つ目はホットチャンバーで、材料を溶かすための機械内に炉が組み込まれています。コールドチャンバー法(2番目の手順)を使用する場合は、別の炉で材料を溶かし、溶融した材料を注入チャンバーに移します。航空宇宙部品や自動車部品、玩具、家具、電子機器の大量生産にダイカストを導入できます。ダイカストはLongshengのコアサービスを通じて提供され、見積もりはインスタント見積もりエンジンを通じて作成できます。
3.砂型鋳造とダイカスト
1.起動時間
まず、これらのプロセスの起動時間は大きく異なる可能性があります。砂型は、目的のパターンがすでに手元にある場合、非常に迅速に作成できます。しかし、ダイカスト用の金型を作るには、設計、機械加工、テスト、装置への貼り付けなど、非常に時間がかかるため、時間がかかります。
ダイカストのセットアップと必要な機械は、砂型鋳造よりもはるかに大きな初期費用も意味します。ダイカスト設備への投資は、一般的に生産量が多い場合にのみ意味があります。
2.表面仕上げ
砂型鋳造とダイカストのもう一つの違いは、これらの方法で作られた鋳物の表面仕上げです。砂型鋳造は、圧縮された砂がそのテクスチャを鋳物に刻印するため、部品に粗い表面を残します。特殊な砂やその他の対策により、粗さを減らすことができますが、これには追加料金がかかります。しかし、ダイカスト製品は、ダイの内壁の滑らかさとダイの充填に使用される圧力の両方により、非常に高品質の表面仕上げを誇っています。必要に応じて、デザインされたテクスチャをダイキャスト部品に追加することもできます。
3.部品の複雑さ
どちらの方法でも複雑な部品形状を作成できますが、これらのタイプの鋳造にはダイカストが推奨されるプロセスであることがよくあります。溶融アルミニウムの圧力注入のおかげで、ダイカストは非常に薄い壁の部品を作ることができます。また、圧力注入により、砂型鋳造に比べて鋳造部品の寸法精度が向上します。
1.インベストメント鋳造
インベストメント鋳造、別名ロストワックス鋳造は、鋳物の形状に固化するセラミック材料でコーティングされた使い捨てワックスパターンを使用しています。この鋳造プロセスの最初のステップは、通常はワックスまたはプラスチックで作られたワックスパターンを作成することです。このプロセスでは正確な測定が必要なため、何度も試行錯誤すると、インベストメント鋳造は高価な製造プロセスになります。ワックスを型に流し込み、慎重に取り除き、接着剤または耐火材料でコーティングして厚いシェルを形成します。さらに、複数のモデルがメインゲートに組み立てられます。シェルが固まったら、モデルを裏返し、オーブンで加熱してワックスを取り除きます。溶融した金属は残りのシェルに流し込まれ、ワックス型の形に固化します。さらに、耐火シェルを壊して、完成した鋳物が現れます。この鋳造プロセスは、発電、自動車、航空宇宙部品の製造に一般的に使用されています。
2.遠心鋳造
遠心鋳造は、スピン鋳造とも呼ばれ、遠心力を使用して円筒形部品を工業的に製造するプロセスです。このタイプの金属鋳造は、予熱された回転金型に溶融金属を流し込みます。遠心力により、溶融金属が金型内に高圧で分散します。
遠心鋳造には、真の遠心鋳造プロセス、半遠心鋳造プロセス、垂直遠心鋳造プロセスの3種類があります。半遠心鋳造は、ゲートを使用して金型を完全に充填するという点で真の遠心鋳造とは異なります。しかし、真の遠心鋳造では、連続回転により溶融金属が側面にくっつきます。対照的に、垂直遠心鋳造は、その名前が示すように、真の遠心鋳造と同じプロセスに従って、方向性成形を使用します。
通常、遠心鋳造は円柱に似た回転形状を生成します。特にベアリング、クラッチプレート、ピストンリング、シリンダーライナーなどの部品。さらに、金型の中央に金属を流し込むことで、多孔性、収縮、エアポケットなどの欠陥を減らすことができます。ただし、すべての種類の金属合金で機能するわけではありません。
インベストメント鋳造と遠心鋳造
| 特徴 | インベストメント鋳造 | 遠心鋳造 |
| プロセス&プレシジョン |
精度に定評があり、複雑なディテールを持つ複雑な形状に適しています。ワックスモデルとセラミックモールドを作成することで、高精度を実現します。 |
円筒形部品に適しており、回転力を使用して均一性を確保します。形状の複雑さがあまり用途が広くありません。 |
| 素材と品質 | 材料に汎用性があり、さまざまな合金に適しています。高温などの過酷な条件に耐える部品に最適です。 | 材料完全性の高い部品を製造し、不純物を排出することで、緻密で高品質な金属を生み出します。 |
| アプリケーション |
航空宇宙、自動車、医療機器で、タービンブレード、ギアボックス、手術器具などの複雑で精密な部品に使用されます。 |
自動車、船舶、機械部門で使用されるパイプ、ベアリング、ブッシングなどの大型円筒形部品の製造に一般的です。 |
| コストと効率性 | 複雑なプロセスのためにコストと時間がかかる場合がありますが、小さなランや精度が必要な部品には費用対効果が高くなります。 | 円筒形部品の大規模生産において、より迅速で費用対効果が高く、材料効率が向上します。 |
| 柔軟性と制限 | 部品設計に柔軟性がありますが、より多くのステップが必要なため、複雑さと製造時間が増加します。 | 対称的な形状に限定されますが、簡単なプロセスを提供し、大きな部品の製造に効率的です。 |
金属鋳造にはどのような材料と金型が使用されていますか?
それはすべてあなたが行っている鋳造の種類に依存しますが、これらはこれらの鋳造方法を使用するときに使用する最も一般的な材料です。
- 金属:鉄、アルミニウム、銅、亜鉛など、溶かしたい金属に特定の鋳造方法を適用できます。
- 合金:ブロンズや真鍮などのさまざまな合金を、砂型鋳造または金型を使用して溶かして鋳造できます。
- セラミックス:これらの材料は、陶器の用途で一般的に使用されており、粘土や磁器が含まれます。
- プラスチック:これらの曲げ可能な材料は、鋳造によって成形することもできます。
- 複合材料:樹脂と繊維のブレンド、およびその他の複合材料は、鋳造プロセスで使用できる別の適切なオプションです。
- ゴム:弾力性と柔軟性のある部品の場合、ゴムは鋳造に使用できます。
- ガラス:アートや薄肉のアイテムが必要な場合は、ガラスを特定の鋳造プロセスに組み込むことができます。
- コンクリート:これは、建築製品や装飾鋳物を製造する際の一般的な選択肢です。
よくあるご質問(FAQ)
1.産業における金属鋳造の主な用途は何ですか?
金属鋳造は、業界で幅広い用途があります。たとえば、金属鋳造は、機械製造で使用して、ギア、ベアリング、ボックスなど、さまざまな形状とサイズの機械部品を製造できます。鋳造は自動車業界で重要な位置を占めており、エンジンブロック、シリンダーヘッド、クランクシャフト、トランスミッションなどの主要コンポーネントの製造に使用されています。航空宇宙分野では、鋳造技術を駆使して、エンジンブレードやタービン、ケーシングなどの高性能・高精度な部品を生産しています。鋳造は、船舶の強度と耐久性を確保するために、船体構造部品、エンジン部品などを製造するために造船で使用されます。鋳造は、発電機のステーター、ローター、変圧器のコアなどの主要部品を製造するために電力業界で使用されています。
2.一般的に鋳造される金属の種類は何ですか?
鋳造プロセスで使用される一般的に使用される金属の種類には、次のものが含まれます: 鋳鉄: 鋳鉄は、鋳造で最も一般的に使用される材料の 1 つです。優れた鋳造特性と機械的特性を備えており、さまざまな構造部品や機械部品の製造に使用できます。鋳鋼:鋳鋼は強度と靭性が高く、橋梁や建築部品など、重い負荷や衝撃に耐えることができる部品の製造に適しています。非鉄金属合金:アルミニウム合金、銅合金、マグネシウム合金などこれらの合金は、優れた鋳造特性と物性を備えており、さまざまな精密部品や薄肉部品の製造に使用できます。
3.砂型鋳造は他の鋳造方法とどう違うのですか?
他の鋳造方法と比較して、砂型鋳造には次の違いがあります:金型材料:砂型鋳造は金型材料として砂を使用しますが、金属金型鋳造、インベストメント鋳造などの他の鋳造方法は、金型として金属やセラミックなどの材料を使用します。プロセス特性:砂型鋳造プロセスは柔軟性があり、さまざまな形状やサイズの部品を製造するのに適しています。他の鋳造方法は、金型の形状とサイズによって制限される場合があります。コスト:砂は金型材料として容易に入手でき、再利用できるため、砂型鋳造のコストは比較的低くなっています。他の鋳造方法では、より高い金型コストが必要になる場合があります。適用範囲:砂型鋳造は大量の部品を製造するのに適していますが、他の鋳造方法は高精度で少量の部品を製造するのにより適している場合があります。
4.製造に鋳造を使用する利点は何ですか?
金属鋳造の主な利点は、複雑な形状のワークピース、特にボックス、シリンダーなどの複雑な内部空洞を製造できることです。それは適応性の広い範囲を持っています。金属鋳造プロセスは、低コストの鉄スクラップ、フライススクラップなどを利用でき、鋳造設備は比較的安価です。金属鋳造ワークピースのサイズと重量にはほとんど制限はありません。鋳物の形状と寸法はワークピースと密接に一致しています。したがって、金属鋳造プロセスは、さらなる機械加工の作業負荷を軽減し、金属材料を節約します。
概要
金属鋳造は、自動車産業、航空宇宙および防衛、建設、医療およびヘルスケアアプリケーション、電子機器および消費者製品、芸術および彫刻で重要な役割を果たしています。要するに、古くて絶えず革新的なプロセスとして、金属鋳造は現代の製造業において極めて重要な位置を占めるだけでなく、科学技術の進歩を促進し、産業のアップグレードを促進する上でかけがえのない役割を果たしています。材料科学、コンピューターシミュレーション技術、自動化技術の発展に伴い、金属鋳造技術は、より高い精度、より高い効率、そしてより環境保護に向かっています。
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この記事は、複数のLongshengの寄稿者によって書かれました。Longshengは製造業の主要な資源であり、とCNC加工,板金加工,3Dプリンティング,射出成形,金属プレス加工など。
