遠心金属鋳造遠心鋳造は、金型を高速回転させることにより、強度が高く高品質な金属部品を製造する方法です。回転する金型に溶融金属を流し込むと、その力によって金属が壁に押し付けられます。この方法により、気泡のない緻密な部品を製造できます。例えば、遠心鋳造は次のような製品を製造できます。ミニチュアダイキャストモデルやダイカストアルミ部品機械用。

強靭性と信頼性が求められる部品の製造には、このプロセスが役立ちます。

重要なポイント

• 遠心金属鋳造では、回転する金型を使用して溶融金属を外側に押し出し、気泡や欠陥の少ない強度と密度の高い部品を作成します。
• 主なタイプには、中空円筒用の真遠心鋳造、中実円形部品用の半遠心鋳造、および小さな精密形状用の遠心鋳造の 3 つがあります。
• 機械の向き（垂直、水平、真空）は部品の形状と品質に影響し、それぞれ異なるサイズと用途に適しています。
• これ鋳造方法高い強度、均一な壁厚、滑らかな表面、材料の節約を実現しており、パイプ、自動車、航空宇宙、特殊部品に最適です。
• 制限としては、主に円形部品への形状の制限、設備コストの上昇、欠陥を回避するための熟練した操作の必要性などが挙げられます。

遠心鋳造プロセス

型の準備

遠心鋳造工程は、まず金型の準備から始まります。金型は最終的な部品の形状を決めるため、適切な材料を選択する必要があります。ほとんどの金型は鋼、鋳鉄、またはグラファイトを使用しています。金型を清掃し、埃やゴミを取り除きます。この工程は、完成品の欠陥を防ぐのに役立ちます。

金型の内側は特殊な素材でコーティングされることがよくあります。このコーティングは、溶融金属の付着を防ぎます。また、鋳造後の部品の取り出しを容易にします。コーティングによっては、部品の表面仕上げを向上させるものもあります。

ヒント：鋳造を始める前に、必ず型にひび割れや損傷がないか確認してください。型が損傷していると、鋳造が台無しになる可能性があります。

金属の溶解と鋳造

次に、鋳造したい金属を溶かします。金属を液体になるまで加熱する炉を使うことができます。温度は金属の種類によって異なります。例えば、アルミニウムは鋼鉄よりも低い温度で溶けます。

金属が溶けたら、回転する鋳型に流し込みます。金属を素早く、そして安定して流し込む必要があります。そうすることで、鋳型に均一に金属を流し込むことができます。流し込みが遅すぎると、鋳型に金属が流し込まれる前に冷えて固まってしまう可能性があります。

以下は一般的な金属とその融点を示す簡単な表です。

回転と凝固

鋳込み後、金型を高速回転させます。遠心力によって溶融金属が金型壁に押し付けられ、気泡や不純物が除去されます。こうして、緻密で強度の高い部品が完成します。

金属が冷えて硬化する間も、回転は続きます。最初に外層が固まり、最後に内側が冷えます。この工程により、表面が滑らかで欠陥の少ない部品が完成します。

遠心鋳造法は、優れた強度と耐久性を備えた部品の製造を可能にします。パイプ、リング、その他の円形部品に使用できます。

冷却と抽出

回転する型の中で金属が固まったら、冷却する必要があります。冷却は金属の強度と安定性を高めるため重要です。通常、金属が形を保てる程度に硬化したら、回転を止めます。

水や空気を使うことで冷却を早めることができます。金型によっては、周囲に水を流す冷却チャネルが付いているものがあります。これにより、温度が早く下がります。金属を急速に冷却すると、ひび割れが発生する可能性があります。逆に、冷却が遅すぎると、部品の強度が不足する可能性があります。

部品が冷めたら、金型から取り出します。部品を取り出す際には、特殊な工具を使うこともあります。部品は冷えると少し収縮することがあります。これにより、取り出しやすくなります。

注記：高温の金属や鋳型を扱う際は、必ず安全装備を着用してください。鋳造後、部品は長時間高温のままになることがあります。

仕上げ作業

部品を型から取り出した後、仕上げる必要があります。仕上げ作業ご希望の最終形状と表面品質を実現するのに役立ちます。部品に粗いエッジや余分な金属が見える場合がありますが、これらは鋳造工程に由来します。

一般的な仕上げ手順は次のとおりです。

1. トリミング：余分な金属や粗い部分を切り取ります。
2. 機械加工:部品を滑らかにしたり、穴やねじ山を追加したりするには機械を使用します。
3. 表面洗浄:残ったカビのコーティングや汚れを取り除きます。サンドブラストや化学洗浄剤を使用することもできます。
4. 検査：部品にひび割れ、穴、その他の欠陥がないか確認します。部品が品質基準を満たしていることを確認する必要があります。

遠心鋳造法は、仕上げをほとんど必要としない部品の製造に使用できます。このプロセスにより、滑らかな表面と強度が高く緻密な部品が得られます。それでも、仕上げ工程を行うことで、プロジェクトで最高の結果を得ることができます。

高品質な部品をお求めなら、仕上げ工程を省略しないでください。丁寧な仕上げにより、部品の寿命が長くなり、性能が向上します。

遠心鋳造の種類

遠心鋳造には主に3つの種類があります。いずれも回転する金型を使用しますが、金型の使用方法や部品の形状は異なります。

真の遠心鋳造

中空の円筒形の部品を作りたい場合は、真の遠心鋳造法を用います。鋳型を軸を中心に回転させ、その中心に溶融金属を注ぎ込みます。回転によって金属が外側に押し出され、鋳型の壁に密着します。中空の中心部分を形成するために中子は必要ありません。この方法は、パイプ、チューブ、リングなどの成形に適しています。非常に密度が高く、不純物の少ない部品を製造できます。

ヒント：真の遠心鋳造は、金属内の気泡の発生を防ぎます。高応力の用途にも耐えうる、強度と信頼性に優れた部品が得られます。

半遠心鋳造

半遠心鋳造は、丸い形状の固体部品が必要な場合に使用します。金型は回転しますが、部品の中心となる中子を追加します。遠心力によって金属が金型に押し込まれ、細部まで充填されます。この方法は、ギアブランク、プーリー、ホイールなどの部品に適しています。密度の高い外層が得られるため、部品の最も必要な部分に高い強度が得られます。

• 半遠心鋳造の一般的な用途:
  • ブレーキドラム
  • フライホイール
  • 大きな歯車

遠心鋳造

円形ではない部品には遠心鋳造法を用います。この方法では、回転するアームの周りに複数の小さな鋳型を配置します。中央のスプルーに溶融金属を注ぎ込み、回転するアームが金属を各鋳型に押し込みます。このプロセスにより、多数の小型で精巧な部品を一度に製造できます。宝飾品、歯科部品、小型機械部品などに利用できます。

注意: 遠心鋳造により、複雑な形状でも細かいディテールと滑らかな表面が得られます。

遠心金属鋳造機の方向

遠心鋳造機を選ぶ際には、金型の回転方法を考慮する必要があります。機械の向きは、部品の形状と品質に影響します。垂直型、水平型、真空型から選択できます。それぞれの型は、特定の形状とサイズに最適です。

垂直遠心鋳造

垂直遠心鋳造では、鋳型を垂直に設置します。回転軸は上下にまっすぐ立っています。回転する鋳型の上部に溶融金属を注ぎます。重力と遠心力が相乗的に作用して鋳型を満たします。この構成により、短く厚肉の円筒、リング、ブッシングなどを製造できます。

• 最適な用途:リング、ギアブランク、小型シリンダー
• 利点:
  • 完成した部品の取り外しが簡単
  • 小～中サイズに適しています

ヒント: 部品の壁の厚さが不均一になるのを避けたい場合は、垂直鋳造を使用します。

水平遠心鋳造

水平遠心鋳造では、鋳型を横向きに置きます。回転軸は横向きです。回転する鋳型の片端に溶融金属を注ぎます。回転する鋳型の力によって金属が外側に押し出され、細長い中空形状が形成されます。この方法は、パイプ、チューブ、スリーブなどの成形に適しています。

• 最適な用途:パイプ、チューブ、長いシリンダー
• 利点:
  • 壁が均一な長い部品を作る
  • 大口径に対応

簡単な表でその違いを示します。

真空遠心鋳造

真空遠心鋳造法では、密閉されたチャンバーを使用します。金属を流し込む前にチャンバー内の空気を抜きます。真空にすることで気泡の発生を防ぎ、酸化を抑えます。そのため、欠陥が少なく、表面が滑らかな部品が得られます。この方法は、チタンや特殊合金など、空気と反応する金属の鋳造に適しています。

• 最適な用途:高価値合金、航空宇宙部品、宝飾品
• 利点:
  • 不純物が少ない
  • 表面仕上げの向上

注: 真空鋳造はコストがかかりますが、最高品質の部品が得られます。

遠心鋳造の利点と限界

主な利点

遠心鋳造法を使用すると、いくつかの重要なメリットが得られます。このプロセスは、強度と信頼性に優れた部品の製造に役立ちます。主な利点は次のとおりです。

• 高密度と高強度：回転する金型が溶融金属を外側に押し出します。この動作により気泡や不純物が除去され、欠陥が少なく強度の高い部品が得られます。
• 均一な壁の厚さ:遠心力によって金属が均一に広がります。均一な壁厚のパイプ、チューブ、リングを作ることができます。
• 良好な表面仕上げ:この工程により、表面が滑らかになり、仕上げ作業が少なくて済む場合が多くなります。
• 材料の節約:中空部品用の追加のコアは必要ありません。これにより、時間と材料の両方を節約できます。
• 汎用性:スチール、青銅、アルミニウムなど、さまざまな金属を使用できます。

ヒント: 遠心金属鋳造は、高圧や高応力に耐える部品が必要な場合に適しています。

主な利点を示す簡単な表を以下に示します。

主な制限事項

遠心鋳造法には限界があることも知っておく必要があります。この方法はすべてのプロジェクトに適しているわけではありません。主な制限事項を以下に示します。

• 形状の制限:円形や円筒形の部品は主に作ることができますが、複雑な形状のものは製作が困難です。
• 設備費:機械や金型は高額になる場合があります。小規模なお店では高価に感じるかもしれません。
• サイズ制限:非常に大きい部品や非常に小さい部品は鋳造が難しい場合があります。
• 必要なスキル:速度、温度、注ぎ方をコントロールする必要があります。ミスは欠陥の原因となります。

注意: 遠心金属鋳造を選択する前に、部品の形状とサイズがプロセスに適合するかどうかを必ず確認してください。

遠心金属鋳造の産業応用

パイプおよびチューブ製造

パイプやチューブの製造には、遠心鋳造法がよく用いられます。この製法は、滑らかな表面を持つ強固な中空部品の製造に役立ちます。水道管、ガス管、下水道管など、パイプを長持ちさせたい場合、遠心鋳造法は耐漏洩性と耐腐食性に優れたパイプの製造を可能にします。また、様々なサイズや長さのパイプを製造できます。工場では、建物、工場、さらには船舶用のパイプの製造にこの製法が用いられています。

ヒント: 壁の厚さが均一で欠陥の少ないパイプが必要な場合は、遠心金属鋳造を選択してください。

自動車および航空宇宙部品

この方法で作られた自動車や飛行機の部品は数多くあります。例えば、ブレーキドラム、シリンダーライナー、ジェットエンジンリングなどです。これらの部品は高い応力と熱に耐えなければなりません。遠心鋳造は、密度が高く強度の高い部品の製造に役立ちます。また、表面が滑らかであるため、摩耗が少なく長寿命です。航空宇宙産業では、軽量でありながら強靭な部品が求められます。この方法により、チタンなどの特殊金属を高性能部品に使用することが可能になります。

以下に共通部分を示す表を示します。

産業機械部品

遠心鋳造は機械部品の製造にも用いられます。多くの工場では、ギア、ブッシング、ローラーなど、耐久性の高い部品を必要としています。このプロセスは、高負荷や頻繁な使用に耐える部品の製造に役立ちます。用途に応じて異なる金属を選択できます。例えば、ブッシングには青銅、ローラーには鋼鉄などです。この方法を用いることで、ひび割れが少なく、強度の高い部品が得られます。

注: 遠心金属鋳造は、さまざまな種類の機械用の信頼性の高い部品の製造に役立ちます。

特殊なアプリケーション

遠心鋳造は、パイプや機械部品以外にも様々な用途に活用できます。このプロセスは、高強度、精密なディテール、特殊な材料を必要とするユニークな製品の製造に役立ちます。多くの業界で、困難な課題を解決するために、この特殊な用途が活用されています。

ジュエリーとアート

アーティストや宝石職人が遠心鋳造法を使って指輪、ブレスレット、小さな彫刻などを作っているのを目にすることがあるかもしれません。回転する鋳型を使うことで、溶融金属を微細な空間に充填することができます。シャープなディテールと滑らかな表面を実現できます。この方法は、金、銀、プラチナに適しています。また、個性的なカスタムメイドの作品を​​作ることもできます。

歯科および医療機器

歯科医はこのプロセスを用いて、クラウン、ブリッジ、歯科インプラントを製作します。鋳造により、患者の口にぴったりフィットする強固で精密な部品が得られます。医療分野では、特殊合金から外科用器具やインプラントを製作できます。これらの部品は安全で長持ちすることが求められます。

航空宇宙および防衛

遠心鋳造は航空宇宙および防衛分野で広く利用されています。エンジニアは、ロケット、衛星、軍事機器の部品の製造に遠心鋳造を利用しています。これらの部品は、高い応力と極端な温度に耐える必要があります。このプロセスにより、チタン合金やニッケル合金などの金属を使用できます。

エレクトロニクスとエネルギー

一部の企業は、この方法を用いて電気システムや発電所の部品を製造しています。ブッシング、コネクタ、さらには原子炉の部品までも製造可能です。鋳造により、過酷な環境でも動作する信頼性の高い部品が得られます。

ヒント: 複雑な形状、高純度、または特殊な金属の部品が必要な場合は、遠心鋳造により厳しい基準を満たすことができます。

以下に、作成できる特殊なアイテムの簡単なリストを示します。

• カスタムジュエリーとアート作品
• 歯冠とブリッジ
• 外科用インプラント
• ロケットと衛星の部品
• 電気コネクタ

遠心鋳造は、欠陥の少ない、強度と密度の高い金属部品を製造する方法です。プロセス、機械の種類、そしてアプリケーションがすべて連携して、信頼性の高い部品を製造する様子をご覧ください。高品質の円筒形または高性能部品の場合、遠心金属鋳造は厳しい基準を満たす結果をもたらすと信頼できます。

よくある質問

遠心金属鋳造ではどのような金属を使用できますか?

鋼、青銅、アルミニウム、銅、さらには特殊合金など、様々な金属を使用できます。このプロセスは、溶けやすく、金型にスムーズに流れ込む金属で最も効果的です。

遠心鋳造ではどのようにして気泡を防ぐのでしょうか?

回転する鋳型は溶融金属を外側へ押し出します。この力によって空気や不純物が鋳型壁から除去され、気泡や穴の少ない高密度の部品が得られます。

この方法で正方形や複雑な形状を作成できますか?

遠心鋳造は、円形または円筒形の部品に最適です。複雑な形状や四角い形状が必要な場合は、別の鋳造方法を選択することをお勧めします。

遠心金属鋳造は安全ですか?

高温の金属や回転機械を扱う際は、必ず安全装備を着用してください。火傷や怪我を防ぐため、安全規則を守ってください。