第１１回砂型アルミ鋳造雑学講座

皆さんこんにちは！

株式会社長川原金属、更新担当の中西です。

 

本日は第１１回砂型アルミ鋳造雑学講座！

今回は、砂型アルミ鋳造を行う前に確認すべき重要事項を、「設計」「材料」「鋳型」「注湯・冷却」「品質保証」の5つのステージに分けて徹底解説します♪

 

砂型鋳造（Sand Casting）は、複雑な形状を比較的低コストで製作できる鋳造法のひとつであり、アルミニウム合金との相性も良いため、自動車部品や機械部品などに広く活用されています。

しかしその一方で、鋳造は「事前準備が8割」とも言われるほど、工程前の確認作業が製品品質を大きく左右します。とくにアルミ合金は鋳造時の特性にクセがあり、ガス巻き込みや収縮、酸化などのリスクがつきものです。

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🧩 1. 設計段階での事前確認

◯ 鋳造性のある設計か？

鋳造用に設計された製品かどうかを最初にチェックしましょう。

✅ チェックポイント

• 抜き勾配の確保（通常1〜3°程度）

• 肉厚の均一性（急激な厚さ変化は収縮・巣の原因）

• アンダーカットの有無（コアや分割型で対応可能か）

• コーナーR（フィレット）の適正化（応力集中回避）

設計レビュー（DR）で鋳造技術者を交えたフィードバックを必ず実施しましょう。

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🧪 2. 材料に関する事前確認

◯ 使用するアルミ合金の選定と特性理解

よく使われるアルミ合金と特性

• ADC12（Al-Si-Cu系）：流動性◎、機械的強度〇

• AC4C（Al-Si-Mg系）：溶接性◎、耐食性〇、機械加工性〇

✅ 確認すべき内容

• 合金成分の標準値と許容範囲

• 材料ロットの成分分析表（ミルシート）

• 保管方法（酸化防止の観点で乾燥状態を維持）

また、使用するスクラップ材やリサイクル材がある場合は、不純物やガスの巻き込みに注意しましょう。

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🏗 3. 砂型・中子（コア）の確認事項

◯ 砂材とバインダーの適正使用

✅ チェック項目

• 使用する砂の種類（シリカ砂 or セラミック砂）

• バインダーの種類と配合比（フェノール・ファーラン系など）

• 硬化剤との反応時間と強度（脱型前に必要な時間）

また、中子の配置・補強が不十分だと、湯流れで破損し欠陥に直結するため、設計通りの配置確認と寸法精度チェックが不可欠です。

◯ 湯口系の設計と配置

• 主湯口（ゲート）、ランナー、リザーバーの設計

• ガス抜き（ベント）位置の確認

• 冷却材（冷金）やチルブロックの設置位置

湯流れシミュレーション（CAE）による事前解析を推奨します。

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🔥 4. 注湯・冷却条件の確認事項

◯ 溶解・注湯温度の管理

アルミニウムは酸化しやすいため、溶湯管理が命です。

✅ 基本温度条件

• 溶解温度：約680〜730℃

• 注湯温度：約650〜700℃

• 金型温度（必要に応じて）：100〜200℃

また、注湯前には必ず脱ガス処理（フラックス処理・ロータリーデガス）を実施し、ピンホール欠陥を予防しましょう。

◯ 冷却・凝固条件の均一化

• 冷却速度を管理して内部収縮・引け巣を防止

• 冷却装置の使用 or チル材の活用

• 凝固方向（上から下、中心から外へ）を意識した設計

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🧪 5. 品質管理・検査の確認事項

◯ 外観・寸法検査の準備

• 専用ゲージや型合わせ治具の整備

• 主要寸法の公差設定と測定ポイントの明確化

• 外観基準（バリ、気泡、ひけ巣など）の定義

◯ 内部欠陥の検査方法

• X線検査（内部ピンホール、巣、割れ）

• 超音波探傷（連続気泡・溶け込み不良）

• シュリンク検査（必要に応じて切断検査）

初品検査時にはフルチェックを行い、量産移行時には抜き取り検査のルールを明確化しましょう。

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✅ まとめ：砂型アルミ鋳造の成功は“事前の段取り力”にあり！

砂型アルミ鋳造は、「手間のかかる工法」ですが、その分、事前準備を徹底すれば非常に高品質な鋳造品が得られます。

📝 最終チェックリスト（抜粋）

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📌 実際の鋳造現場では、「設計から造型、注湯、検査」までが一貫して連動している必要があります。各工程の“見える化”と情報共有を行い、チーム全体で品質の底上げを図っていきましょう。

 

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