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鋳造欠陥のベーニングとは?欠陥が起きる原因や影響をわかりやすく解説

鋳造欠陥のベーニングとは?欠陥が起きる原因や影響をわかりやすく解説

溶かした金属を型に入れ、いろいろな部品や製品の製造を行う技術であるダイカスト。
ベーニングはそのなかで起きる欠陥の一種で、出来上がった鋳造品に現れる余計な突起を指します。
ベーニングがあると、製品が本来求められる品質を満たせない可能性があります。
さらに、そのまま放っておくと、触れた人がケガをしてしまうかもしれず、見逃すことのできない欠陥です。
本記事ではベーニングとはどのような現象で、なぜ起きるのかを解説します。

 

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鋳造で起きるベーニングとは

ベーニングは、金型の割れ目に溶けた金属が入りこむことで起こり、鋳造物表面の本来滑らかでなければいけない部分に、小さな突起ができる欠陥で、鋳物の角や隅の部分に発生しやすいとされています。
ベーニングは、本当ならあってはいけないものなので、部品の見栄えや品質を悪化させますし、作業中に触れるとケガをしてしまう恐れもあります。
こうした突起は一般にバリと呼ばれ、ベーニングもその1つですが、厳密には少し異なります。
バリの場合は、鋳物を型から外す際に誤って引っ掻いてしまい傷ができたときや、上型と下型を合わせる型合わせの作業で失敗したときなど、様々な理由で発生します。
これに対してベーニングは、割れ目に溶湯が入り込むことによって発生するもののみを指します。
そのため、ベーニングはバリの一種といえますが、バリ=ベーニングになるわけではありません。

 

ベーニングが起きる原因とは

ベーニングを起こす原因となるのが、鋳型にできるクラックといわれる割れ目です。
ベーニングは鋳造時のミスや不具合で起きるわけではなく、金型そのものに問題がある場合に起きる欠陥なのです。
本来なら鋳型にクラックなど発生させてはいけないものですが、長期間同じ金型を使用し、何度も鋳造を繰り返す以上、時間とともに金型が劣化していくのは避けられないともいえます。
ですが、金型に割れが生じる原因を知っていれば、クラックを減らしてベーニングの発生を抑えられるようになります。
ではなぜ、鋳型にクラックができてしまうのか、代表的な3つの理由を紹介します。

 

原因①:サーマルクラック

1つ目は、急激な温度変化によって鋳型に割れが起こるサーマルクラックです。
ヒートクラックとも呼ばれ、ダイカスト鋳造では非常によくあるクラックの発生原因といえます。
ダイカスト鋳造でドロドロに溶かした金属を鋳型に流し込んで形成する際、高温の溶湯に触れることで鋳型の表面温度は一時的に上昇します。
その後、鋳造物が完成して取り出されると、鋳型に冷水や水溶性の離型剤が入れられます。
すると、今度は鋳型の温度が急激に減少することになります。
金属には温度が下がると収縮する性質があり、鋳型にも温度変化に合わせて縮もうとする力が働きます。
しかし、表面はすぐに温度が下がるものの、内部は温度が下がりにくく、鋳型内で温度差が発生します。
その結果、急激に縮もうとする表面に対して、内部からは収縮を抑えようとする力が働き、鋳型表面に強い引っ張り力が生まれてクラックの発生につながります。
こうした温度差で生まれるクラックはサーマルクラックと呼ばれ、鋳造を行う上では避けるのが難しい現象といえるでしょう。

 

原因②:鋳型の強度不足

割れが起きる原因として、金型自体の強度が不足している可能性も考えられます。
本来、鋳型は溶かした高温の金属を何度も流し込んでも耐えられるように設計されていますが、埋没剤の混水比の問題や焼くときの焼結不足などが理由で強度が不十分になってしまう場合があります。
埋没剤とは金型を作るための材料のことで、埋没剤の混水比を誤り、含まれる水の割合が高くなりすぎてしまうと完成した鋳型の強度低下を招きます。
シリカ系埋没剤を使用する場合は、脱水条件が不適切だと脱水や焼き上げのときに亀裂が生じるケースがあります。
また、鋳型は金属や酸化物をスキージーと呼ばれる繋ぎ材と一緒に焼き固めて造られますが、このとき昇温プロセスが適切でないと思った通りの強度で焼き上がらなくなります。
このように、鋳型の強度が不足するのは、設計・製造工程に問題がある場合がほとんどのため、根本的な見直しが必要とされます。

 

原因③:外部からの衝撃

外部からの衝撃を加わり、鋳型に割れが起きる場合もあります。
製造現場で鋳型を扱っているときに、不注意でどこかにぶつけてしまう、落としてしまうといったことが理由として考えられます。
こうしたミスは、安全管理を徹底して防止するのが望ましいのですが、ヒューマンエラーのため、完璧になくすのは難しいといえるでしょう。
それでも、落としたりしたときはすぐに報告し、問題がないかチェックする体制を作ることで割れのある金型を使い続けるリスクを減らせるようになります。

 

ベーニングの対策には高い技術力と知識が必要

ベーニングは鋳型の割れが原因になって起きる欠陥ですが、クラックの理由は様々で、なかにはダイカスト鋳造において避けられないものもあります。
しかし、完全に無くすことは不可能でも、金型の表面を高硬度化してサーマルクラックを防ぐといった対処法は存在しています。
こうした対策を実施するには、これまでベーニング対策に取り組んできた実績、ダイカスト鋳造や金型に対する深い知識、そして高度な技術が不可欠です。
もし自社だけで十分な対策がとれないなら、高い技術力をもつ業者に任せてみるのも1つの方法といえるでしょう。

 

まとめ

ダイカスト鋳造には欠かせない鋳型に発生した割れが原因になって鋳造物に突起が生じるベーニングは、ケガや不良品につながる欠陥の一種です。
割れの原因は注湯時の温度差など鋳造を行う上で発生を抑えるのは難しいものが多いのですが、高い技術力や知識があれば防止するのは不可能ではありません。
もし自社の努力だけで改善がみられない場合は、信頼できる技術をもったメーカーに相談してみてください。

 

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