低圧鋳造とは、一般的に密閉されたるつぼの上に鋳型を置き、るつぼ内に圧縮空気を導入して溶融金属の表面に低圧（0.06-0.15MPa）を作り、金属液体をライザーから上昇させて鋳型に充填し、凝固を制御する鋳造方法を指します。この鋳造方法は、収縮補償が良好で、鋳造組織が緻密で、ライザーを必要とせずに大型の薄肉の複雑な鋳物を鋳造しやすく、金属回収率は95％です。汚染がなく、自動化が容易です。ただし、設備コストが高く、生産効率は低いです。一般に非鉄合金の鋳造に使用されます。
原理
低圧鋳造は、液体合金を圧力下で下から上に向かって鋳型のキャビティに押し込み、圧力下で凝固させて鋳物を得る鋳造方法です。低圧鋳造の原理は、図1「低圧鋳造の原理」に示されています。密閉されたるつぼに乾燥した圧縮空気または不活性ガスを導入し、金属液体表面に作用する圧力の助けを借りて、金属液体はライザーに沿って下から上に向かってスプルーを介して鋳型内にスムーズに充填されます。充填圧力は一般に20-60kPaです。鋳物が完全に凝固した後、液面のガス圧を解放し、ライザーとランナーで凝固していない金属液体が自重でるつぼに流れ込むようにし、その後、鋳型を開いて鋳物を取り出します。
基本的なプロセス:
1. 型の準備
まず、低圧鋳造に使用できる鋳型を作成する必要があります。この鋳型は、液体金属の高温と高圧に耐えることができ、部品の品質を確保するために十分な強度を持っている必要があります。通常、鋳型は耐火材料で作られ、金属の付着を防ぐために内部に特殊な材料の層がコーティングされています。
2. 加熱炉の準備
金属を流動できるほどの高温に加熱するには、加熱炉を準備する必要があります。加熱炉は通常、天然ガスまたは電気を使用して加熱エネルギーを供給します。炉で金属を加熱する場合、金属が液体状態になるのに十分な温度に達するようにする必要があります。
3. 金属の溶解
金属を炉の中で完全に溶けるまで加熱します。この工程では、金属が均一に加熱され溶けるように、絶えずかき混ぜる必要があります。
4. 金型前処理
金型に金属を流し込む前に、金型を前処理する必要があります。このプロセスには、金型の洗浄と、金属の付着を防ぐための特殊な材料の層の塗布が含まれます。次に、金型を低圧鋳造機に配置して、金属注入の準備をします。
5. 金属射出成形
金属が完全に溶けて鋳型の準備ができたら、金属の注入を開始します。低圧鋳造では、充填ヘッドを使用して鋳型に金属を注入します。充填ヘッドは通常、いくつかの穴で構成されており、それを通じて流量と速度を制御できます。
6. コンポーネントの冷却
金属が鋳型に完全に充填され、冷却されると、鋳物を取り出すことができます。通常、鋳物が完全に冷却され、固まるまでしばらく待つ必要があります。その後、鋳物を鋳型から取り出すことができます。
7. 部品の後処理
最後に、鋳造品の後処理が必要です。このプロセスには、余分な材料の除去と表面処理が含まれます。通常、これらのタスクを完了するには、機械または手動ツールが必要です。
応用
低圧鋳造は最も初期の反重力鋳造技術であり、1940年代に工業生産に使用され始めました。現在、低圧鋳造は主に、自動車業界の自動車ホイール、シリンダーブロック、シリンダーヘッド、ピストン、ミサイルケース、インペラー、ウィンドデフレクター、および内燃機関の複雑な形状と高品質要件を備えたその他の鋳物など、アルミニウム合金およびマグネシウム合金部品の製造に使用されています。低圧鋳造を使用して鋳鋼ホイールなどの鋳鋼を製造する場合、昇降管に特殊な耐火材料を使用する必要があります。低圧鋳造は、パイプ継手、浴室の蛇口などの小型銅合金鋳物にも適用できます。
自動車製造業: 自動車製造は低圧鋳造の主要な応用分野です。低圧鋳造技術を使用することで、自動車メーカーはエンジン部品やトランスミッション部品など、さまざまな複雑な部品を製造できます。
航空宇宙産業: 航空宇宙産業では、タービンブレードや航空機エンジン部品など、一連の複雑な部品を製造する必要があります。低圧鋳造技術は、メーカーがこれらの高品質の部品を製造するのに役立ちます。
3. 産業機械製造業：産業機械製造は、低圧鋳造分野のもう一つの主要な応用分野です。低圧鋳造技術を使用することで、ギア、減速機、トランスミッションシステムなど、さまざまな高品質の産業機械部品を製造できます。
