シェル鋳造とは？プロセス、利点、用途

「メーカーは金属部品を成形するために複数の鋳造技術を使用します。 スクイーズキャスティング、砂型鋳造、遠心鋳造、ロストフォーム鋳造、シェル鋳造。特に、 シェルキャスティング ここ" 

シェル鋳造、シェル成形、またはシェルモールド鋳造は、フェノールなどの樹脂を注入した砂型で金属および合金部品を成形するプロセスです。追加の樹脂により、溶融金属を成形するための硬いシェルが提供され、表面仕上げと鋳造速度の両方が向上します。

シェルモールディングは 砂型鋳造, 外面または被覆シェルの形成に違いがありますが、生産が速く、後処理の必要性が最小限であるため、この方法は多くの産業用途に適しています。

この記事では、シェルモールド鋳造とは何か、段階的なプロセス、利点、用途などについて説明します。始めましょう! 

シェルモールド鋳造とは？

まず、なぜシェルモールド鋳造と呼ばれるのか？それは、熱した原型を樹脂を含ませた砂の中に入れることで、鋳型を「貝殻構造」に似せるためです。樹脂が溶けて、細かい空洞のある硬い殻を形成します。 

シェルモールドと鋳造プロセス

シェル成形プロセスは、アルミニウム、鋳鉄、鋼、銅、真鍮など、比較的融点が低い鉄金属と非鉄金属の両方に適合します。 

「これは、薄い樹脂結合砂型を使用して複雑な金属部品を製造する精密鋳造方法です。」

シェル成形品 

さらに、シェル鋳造では、薄壁の円筒形、立方体、複雑な形状を作ることができます。この鋳造法では、厳しい公差を持つ小型から中型の部品を製造できます。そのため、シェル鋳造の用途は、自動車、航空宇宙から農業、産業機械まで多岐にわたります。

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シェルキャスティングはどのように機能しますか？ステップバイステップ

シェルモールド鋳造プロセスの手順

シェル鋳造は、主に鋳型製作手順により、一般的な砂鋳造法や他の鋳造法とは異なります。2 つの鋳型は、樹脂を注入した砂とパターンを繰り返し加熱して接触させることで作られます。次に、これらの半分を組み立ててキャビティを形成し、液体金属を注ぎ、凝固、硬化、排出します。

シェルモールド鋳造工程の個々のステップは次のとおりです。

• パターンの作成 

シェルモールディングパターンの設計

「パターン」は、鋳造したい最終部品のレプリカです。目的の部品の 2 つのセクションを表す 2 つの半分のパターンが必要です。パターンは、金属または木材を機械加工して作成できます。また、パターンのサイズを決める際には、収縮も考慮してください。

• 金型製作 

シェルモールド製作

加熱した（175～370°C）型を、樹脂結合砂が入った箱の上に置き、型を上部で完全に閉じます。次に、箱を元に戻します。これで樹脂結合砂が型に付着します。型が周囲に固まるまで、この手順を繰り返します。両方の型セクションの準備ができたら、ピンまたは接着剤を使用して XNUMX つの型に組み立てます。型には、サポート用の裏打ち材も必要です。 

• 溶けた金属を鋳型に注ぐ 

シェルモールド鋳造法 

適切な炉で原料金属を溶かし、予熱したシェルモールドに注ぎます。また、欠陥を最小限に抑えるために、注入温度と流れを考慮します。 

• 冷却と部品の取り出し 

鋳型を室温まで冷却します。鋳造する金属の特性に応じて、冷却機構を適用してプロセスを高速化することもできます。その間、鋳型のすべての断面で均一な冷却を維持します。 

シェルモールドからの過去の排出 

完全に固まったら、殻から部品を取り出します。 エジェクタピン付き金型 (またはその他の排出機構) に亀裂や損傷がないこと。

• 後処理と表面処理 

鋳造部品に対して、バリ取りや研磨などの軽微な後処理作業を行います。必要に応じて、表面に適切な仕上げを施し、耐久性と外観を向上させます。 

シェル鋳造用金属 

炭素鋼シェル成形部品

前述のように、シェル鋳造は比較的融点の低い鉄金属と非鉄金属の両方に使用されるため、硬いシェルは溶融温度に耐えることができます。シェルモールド鋳造によく使用される金属について簡単に説明しましょう。

• • 炭素鋼： C20、C30、C45 などの炭素鋼は、カムシャフト、車軸、農業機械などの高強度金属部品に使用されます。 
  • アルミニウム：  アルミニウム合金は軽量で強度が高いという利点から人気があり、356、413、304、360 などのグレードはシェルモールド鋳造プロセスで人気があります。さらに、アルミニウムは熱伝導率も高いため、シェルモールディングが容易になります。 
  • 銅とその合金: 純銅と合金はどちらも優れた熱特性と電気特性で知られています。その延性はシェルの鋳造にも役立ちます。電気アクセサリや熱交換器に使用されます。 

• 合金鋼： 合金鋼は、強度、靭性、耐熱性が向上します。42CrMo などの合金鋼は、特にさまざまな業界の構造部品用にシェル鋳造できます。

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シェル鋳造の利点は何ですか? 

シェル鋳造部の滑らかな仕上げ

最小限の後処理要件と鋳造部品の精度による高品質の仕上げは、他の方法に比べてシェル鋳造法の主な利点です。 鋳造の種類. 

主な利点は次のとおりです。 

• • 滑らかな仕上がり: 鋳造パーツは、ヘルモールドキャビティの滑らかなディテールを再現し、均一で滑らかな外観を実現します。 

• 位置精度： シェル成形では、砂型鋳造や他の鋳造方法よりも高い、± 0.005mm までの許容誤差を実現できます。 

• 複雑な部品: シリンダーヘッドやコンプレッサーブレードなど、精密なディテールを備えた複雑な金属部品を製造できます。シェルモールドは、深く鋭いキャビティにより効率的なフローと微細なディテールを実現します。

• • 材料の多様性: 鉄、鋼、銅、マグネシウム、アルミニウム、その他のさまざまな金属や合金を使用して、必要な部品を鋳造できます。唯一の要件は、シェルが生の金属の融点に耐えられることです。

• 生産速度： シェルモールド鋳造プロセスは高速であり、最小限のダウンタイムで大量の生産を迅速に行うことができます。

シェル鋳造の欠点は何ですか?

シェル鋳造には多くの利点がある一方で、欠点もあります。これらの欠点を考慮すると、シェル鋳造が技術的要件や予算の制約に適しているかどうか、より適切な判断を下すのに役立ちます。

• 初期設置と金型製作にかかるコストが高い
• 収縮、多孔性、フラッシュなどの欠陥が発生するリスクがあります。
• 後処理の要件により、部品あたりの生産コストが増加します。
• 自動化は困難であり、プロセスにはより多くの人的リソースが必要になります。
• 融点が非常に高い金属には適していません。

シェルモールド鋳造の産業応用 

シェル成形部品は、精度と強度が求められる自動車、航空宇宙、電気などのさまざまな業界で使用されています。また、軽量部品の製造にも適しています。

 下の表で実際の産業アプリケーションをいくつか見てみましょう。

シェル成形とサンドキャスティング

砂型鋳造は、樹脂コーティングされた砂ではなく、シリカなどの研磨砂を使用します。レプリカパターンを詰めた砂の中に保持してキャビティを形成します。低コストで大型の部品を製造できますが、仕上がりや精度はシェルモールディングやシェルモールド鋳造ほど高くありません。

以下の表は、シェル成形と砂型鋳造の違いを示しています。

続きを読む： ダイカスト会社

まとめ 

全体的に、シェル鋳造は、滑らかな表面でより高い精度と正確さが求められる金属部品の砂型鋳造の理想的な代替手段です。比較的融点の低い鋼、鉄、アルミニウム、銅、その他のさまざまな金属や合金を鋳造できます。

金型用のハードシェルの製造は、シェルモールド鋳造プロセスの利点を最大限に活用するための最も重要な要素です。そのためには、適切な「パターン」と、それを使用してシェルモールドを製造する専門のエンジニアが必要です。ProleanTech では、パターンの作成とその後の鋳造生産フェーズでお客様を支援できます。 お問い合わせ他にご質問がございましたら、お問い合わせください。

よくあるご質問

シェル鋳造は砂鋳造と違いますか？

はい、シェル鋳造は砂鋳造とは異なります。特に、これら 2 つのプロセスで鋳型を作る方法が異なります。シェル鋳型では、加熱した樹脂でコーティングした砂でできた固いシェルを使用しますが、砂鋳造では、粘土で結合した湿った砂の鋳型を使用します。

シェルモールド鋳造プロセスはいつ使用すればよいですか?

シェルモールド鋳造は、軽量コンポーネント、複雑な形状、または大量生産を必要とする用途に適しています。 

シェルモールド鋳造製品の例は何ですか？

シェル成形の代表的な製品としては、シリンダーヘッド、クランクシャフト、タービンブレード、軍事用ハードウェア、バルブボディ、金型インサートなどがあります。

どのような金属や合金でもシェル鋳造できますか?

すべてではありませんが、ほとんどの場合、適合性は原材料の融点がハードシェルの範囲内にあるかどうかによって決まります。ただし、アルミニウム、銅、鋼、鋳鉄など、一般的な材料はすべてシェル成形で鋳造可能です。