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鋳造欠陥:バリとは?原因と対策を詳しく解説!

代表的な鋳造欠陥のひとつにバリがあります。

バリの発生は、金属加工において、避けては通れない大きな問題です。
一見すると小さなバリですが、そのまま放置しておくと部品に傷がつき、人がけがをしてしまうことが多々あります。

他にも、鋳物のバリが原因で機械が故障し、動かなくなってしまうこともあります。

今回は、鋳造欠陥のバリとはいったいどのような状態なのか、鋳造時における発生原因や有効な対策についてわかりやすく解説していきます。

 

鋳造欠陥のバリとは

バリとは、原型に存在してはいけない本来不必要な突起のことです。

バリは、金属加工時の残留物で機械加工を行うと少なからず生じる問題です。

バリの形状を詳しく観察してみると、ギザギザとしており、凹凸が不連続に連なっていることがわかります。

金属の場合、カットされる場所が残留部位から離れていくことで塑性変形が生じ、突起となります。つまり、塑性変形の突起がバリの正体なのです。

鋳造では、金属という素材を扱う以上、バリの問題からは避けられません。
そして、バリは主に鋳型の割れによって生じますが、その発生原因によって具体的な対策法が異なります。

 

鋳造でバリが発生する原因

鋳造におけるバリは、決して理由なく発生するわけではありません。
そこには、明確な原因と対策の仕方があります。

では、なぜ鋳造においてバリが発生するのでしょうか。ここでは、バリ発生の原因をご説明します。

 

原因①:鋳型

バリの原因として、まず人が床に鋳型を落とすことで衝撃により型が割れてしまう人為的要因が考えられます。
鋳型は、物理的な衝撃を与えるとひび割れを起こし、そこからバリが発生してしまいます。
また、鋳型の扱いに慣れず経験値の低い方が会社で働いていると、人為的な問題は起きやすくなります。

それ以外にも、温度上昇の急激な変化によって鋳型が割れるサーマルクラックも原因のひとつです。

また、鋳造時の溶湯によって鋳型が破損し、破損部分にバリが生じることがあります。

 

原因②:溶湯

鋳造時の溶湯によって部分的に高温部ができると、その部分が突起状のバリ発生の原因となることがあります。
しかし、実際には突起が出てきているわけではありません。
鋳造時のガスの発生によって全体が窪み、そこに金属が充填されることで突起状のバリが発生します。

 

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鋳造でバリの発生を減らすための対策

鋳造欠陥のバリは、大きなトラブルにつながることが多々あるため、最大限その発生を抑える必要があります。

次に、鋳造でバリの発生を減らすための具体的な対策法についてご説明します。

 

対策①:鋳型

バリの発生原因を探ると、鋳型に破損が見られるケースがあります。
そのため、欠落やクラックなど、鋳型に破損が生じていないかチェックしてみましょう。

もし、最近鋳型の扱いに慣れない仕事経験の浅い新人を採用したのであれば、作業中に物理的な衝撃を与えるような行為をしていないか丁寧に調べます。

また、どのような鋳物を作成するかによって、鋳造時に利用する埋没材(まいぼつざい)の素材は異なります。
そのため、バリが多発するようであれば、鋳型の埋没材の条件を見直す対策を行うことで、バリの発生を回避できます。

 

対策②:溶湯

溶湯によってバリが生じる場合、鋳造温度や湯道の取り付け場所を確認してみましょう。
たとえば、鋳造温度は鋳物の形状によって温度を変える必要があります。
また、湯道の取り付け場所は、鋳物の体積や鋳造方法によって異なるため、バリが頻発するようであれば見直しが必要です。

他にも、残渣(ざんさ)による問題も見過ごせません。
残渣とは、瀘過(ろか)や溶解した後に残る不溶物のことです。
鋳型内に残渣がある場合、鋳造時にガスが発生します。
このガスによってバリが発生してしまいます。そのため、残渣を残さない対策が必要です。

また、地金を扱うことでバリが発生するケースが多々あります。
なぜなら、地金は、過多の気体を含んでおり、鋳造時に溶湯と気体の置換が上手く行われないために、バリが発生してしまうことがあります。
そのため、地金を扱う場合は、事前にガス抜きしておく、または、強制的にガス抜きすることで、内在ガスを少なくするといった対策が必要です。

 

まとめ

鋳造欠陥とされるバリは、問題の発生を放置していると、人のケガや機械の故障につながってしまいます。
そのため、バリが発生しないように、素早く問題の発生原因を見つけ、有効な対策を講じていく必要があります。

今回は、バリの原因についてお伝えしましたが、決して原因がひとつと決まっているわけではありません。
問題が複合的に交じり合い、バリ発生の原因となっていることがあります。

また、どれだけ優れた鋳造技術を有していても、バリの問題をゼロにすることは難しいです。
そのため、作業が終わったらバリの除去を必ず行うなど、最初から対策を講じておくとバリのない良い鋳物を作り上げられます。

 

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