鋳物"歪み"最適化ナビ｜アルミ鋳物課題解決センター

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鋳物”歪み”最適化ナビ

鋳物“歪み”最適化ナビ

合金鋳造欠陥の一つである歪み。鋳造部品の中には、測定器や精密機器に使用される製品もあり、歪みが発生すると、測定結果の精度に大きな影響を与えてしまいます。そのため、一般的に製品の寸法保証をするためには歪取りの処理を行いますが、設備はもちろん経験やノウハウが必要となります。ここでは、鋳造の歪みを抑えるためのポイントをご説明します。

歪みの原因とは？

歪みとは、物体に外力を加えた際に生じる、伸び・縮み。ねじれなどの変化の割合のことを言います。金属は熱すると膨張し、冷えると縮む性質があるため、金属を高温で溶かし、鋳型に流し込んで形成する鋳物品では、厚みや部位によって熱が冷える速度に差が生まれます。そのため、冷えるのに時間がかかる内部が、周囲の母材を引っ張る向きに残留応力が残り、歪みが発生します。
又、鋳造後砂型から素材を抜き出した際や、熱処理等、鋳造の工程の中で歪が発生するため、各工程内で管理を行う必要があります。

歪み対処のポイント

上述の通り、歪みの対策は製品や品質を維持する上で非常に重要となります。歪みを対処するポイントはいくつかございますが、ここでは、3つのポイントをご紹介します

Point1

歪みを考慮した修正冶具を製作して歪み抜きを行い、
寸法公差を確保する

薄肉鋳造品の場合、熱処理工程が原因となり歪みが発生することが多くあります。歪みによる寸法精度のばらつきを防ぐためには、熱処理後の工程において歪み抜きを行うことが重要となります。
歪み抜きは重要な工程ですが、人手による作業であり水準のばらつきが生じます。そのため、作業の標準化が行われている鋳造メーカーを選定することも重要なポイントといえます。
アルミ鋳物課題解決センターでは、鋳造時に歪みの傾向を把握し、本生産前に要領書要領書を製作し、矯正方法のエビデンスを残しています。その為、作業者が変わっても安定した、歪の少ない素材をご提供することが可能となっております。

Point2

歪みを最小限に抑えるため
熱処理設備への鋳物素材投入方法を最適化

歪みが大きく発生する鋳造工程でとして、熱処理工程が挙げられます。溶体後、水冷する際に歪みが発生しますが、熱処理設備への鋳物素材の投入方法も歪みに大きく影響します。
熱処理工程での歪みには応力が大きく関係しますが、製品形状によって応力のかかり方は異なります。そのため、製品形状を考慮し、歪みを最小限に抑えられる向き・方向にて熱処理設備に投入することが重要となります。また、同一素材は同一方向・向きで投入しないと素材の変形がばらつきます。後工程で、歪み抜き作業の工数を削減するためにも素材の一律投入が必要となります。

アルミ鋳物課題解決センターでは、熱処理設備を自社にて保有し、製品形状毎の熱処理設備への投入方向をデータ化しています。これまでのデータに基づき、最適な投入方法を決定することで歪みをおさえた高品質な鋳物の提供を行っています。

Point3

歪み抜きが難しく、歪みが発生しやすい箇所は
木型に傾向修正を入れて歪みを回避

例えば、バッテリーケースのような箱型形状のもので、3mm以下の薄肉部分は歪みが発生しやすい箇所といえます。前述のとおり、歪み抜きが可能な場所は、歪み抜きにて歪みを除去することが可能ですが、形状によっては歪み抜きが難しい場合があります。
その場合、カラーマップにて歪みを確認し、木型の傾向修正を行う必要があります。
歪みに＋傾向の歪みが出ていれば木型を削り、－傾向の歪みが出ていれば、樹脂にて肉盛り後切削します。
木型の傾向修正工程は、熟練した技術が必要となります。