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鋳造欠陥とは?種類と原因・対策を解説!

鋳造技術があれば、複雑な形状をしたものでも、金属加工によって簡単に生産できます。
その高い生産力は非常に魅力的ですが、その一方で鋳造欠陥の存在は決して無視できるものではありません。

今回は、鋳造欠陥とはいったいどのようなものなのか、その種類や原因、具体的な対処法についてわかりやすく解説していきます。
この記事を読めば、鋳物の鋳造欠陥を見抜けるようになりますので、ぜひ一緒に学んでいきましょう。

 

鋳造欠陥とは

鋳造欠陥とは、鋳物の作成過程で生じる不具合のことです。
不自然な空洞や割れ、しわなど、鋳造欠陥の症状はさまざまですが、それぞれに具体的な原因があります。
鋳造欠陥における最大の問題は、鋳物の強度不足につながることです。そのため、鋳造欠陥は、絶対に回避すべき問題なのです。

 

鋳造欠陥の種類

鋳造欠陥には、いくつか種類があります。次に、鋳造欠陥の種類とその特徴についてご説明します。

 

鋳造欠陥①:鋳巣

鋳巣(ちゅうす)とは、鋳物の中に生じる空洞のことです。
鋳巣には、ひけ巣や空孔など、さまざまな種類があり、それらを総称して鋳巣と呼びます。

ひけ巣は、鋳物の内部に生じる大きな空洞のことで内側にできたものを“内びけ”、外側にできたものを“外びけ”といいます。

空孔も同様に、鋳物の内部にできる穴ではありますが、直径2~3mm以上のものは“ブローホール”、それ以下のものは“ピンホール”と呼ばれています。

 

鋳造欠陥②:形状不良

形状不良の鋳造欠陥は、主に湯回り不良と湯境の2つに分類できます。

湯回り不良とは、溶湯が不十分で角が丸くなる形状不良のことです。

一方で、湯境とは、溶湯の合流地点で生じる鋳物のしわのことです。

 

鋳造欠陥③:割れ・歪み

鋳造時の凝固完了後の割れや歪みの種類に、高温割れと低温割れが存在します。

最終凝固部分に生じるものが高温割れで、時間経過や冷却過程が原因で発生するのが低温割れです。

 

鋳造欠陥④:焼付き

鋳型の砂が溶解し、溶湯と混ざり合うことで鋳物に付着した砂を落としづらくなる鋳造欠陥を焼付きといいます。

 

鋳造欠陥⑤:ベーニング

鋳型にひび割れが生じ、そこに溶湯が入ることで鋳物に出っ張りが発生することをベーニングといいます。

 

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帝産大鐘ダイカスト工業 製造事例

 

鋳造欠陥の原因と対策

鋳造欠陥には、さまざまな種類がありますが、何が原因で生じているのでしょうか。
代表的な原因と具体的な対策についてご説明します。

 

①:鋳巣

鋳巣は、もっとも憂慮しておくべき鋳造欠陥です。
なぜなら、鋳造欠陥の中でも起きやすいものだからです。

 

原因

鋳巣のうちひけ巣は、凝固収縮によって金属体積が少なくなることで生じます。
一方で、ブローホールは、鋳造時に溶融金属がガスや空気を巻き込むことが原因で生じます。

 

対策

ひけ巣は、押し湯から減った分だけ補給することで問題の発生を回避できます。
また、ブローホールは、砂粒形や粘結材の見直しや、鋳込みの時間や温度の変更によって対策が可能です。

 

②:形状不良

形状不良のうち湯回り不良の原因と対策をご説明します。

 

原因

湯回り不良の原因は、下記のように多くのケースが考えられます。

  • 鋳込み温度の温度が低すぎる
  • 充填時間が長すぎる
  • 湯口形状が悪い
  • 鋳型の位置が悪い

では、形状不良にはどのような対策が有効なのでしょうか。

 

対策

形状不良を起こした場合、湯口形状や鋳込み速度、製品の厚みを見直す対策を行うことで湯回り不良の問題は防げます。

 

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③:割れ・歪み

割れと歪みの原因と対策をご説明します。

 

原因

割れは、体積収縮による引っ張りや冷却時の不均一が原因で生じます。
歪みは、残留応力による伸びやねじれが原因で起きます。

 

対策

高温割れの場合、冷却速度の均一化が対策として有効です。
一方で、低温割れの場合、常温になる前に再加熱し、温度調整する方法が有効です。歪みは、人の手によって丁寧に修正します。

 

④:焼付き

焼付きには、浸透型と非浸透型の2つの原因があります。その原因と対策をご説明します。

 

原因

浸透型の焼付きは、鋳型の込め付けのむらが原因で生じます。
一方で、非浸透型の場合、注湯と鋳型の化学反応で発生します。

 

対策

浸透型の場合は、塗型の利用や鋳型を固く込め付けることで対策できます。
一方で、非浸透型の場合は、化学反応を起こしづらい砂を利用します。

 

⑤:ベーニング

ベーニングの原因と対策をご説明します。

 

原因

ベーニングは、鋳型が溶湯の熱によって膨張することが原因で生じます。

対策

ベーニングを防ぐには、注湯温度以外にも充填率や鋳型のサイズを見直し、応力が上がりすぎないように対策する必要があります。

 

まとめ

鋳造欠陥は、納品物となる鋳物に本来あってはいけないものです。
鋳造欠陥が発生すると鋳物の強度が大きく下がってしまいます。
そのため、鋳造結果が見つかった場合は、原因を探り、正しい対処が求められます。

もし、鋳物の作成を依頼する場合は、しっかりと完成品の検査を行ってくれる会社に仕事を頼みましょう。

 

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