鋳物

記事数:(4)

車の生産

高性能カムシャフトを支えるチル鋳物技術

冷やし型鋳物とは、鋳物の表面の一部、あるいは全体を硬くしたり、摩耗しにくくするために使われる特別な鋳造方法です。 一般的な鋳造では、溶かした金属を型に流し込んで固めます。冷やし型鋳物も基本的には同じですが、型に接する部分の冷却速度を意図的に速める点が異なります。 型の一部に金属製の冷やし金型を埋め込むことで、溶けた金属が型に流し込まれた際に、その部分だけが急速に冷やされます。すると、表面に炭素が均一に分散した白銑と呼ばれる組織が形成されます。白銑は硬くて摩耗に強い性質を持っており、それ以外の部分は一般的な鋳鉄のように粘り強いままです。このように、表面の硬さと内部の粘り強さを両立できることが、冷やし型鋳物の大きな利点です。 この技術は、様々な機械部品に使用されていますが、特に自動車のエンジン部品で広く活用されています。例えば、エンジンの吸排気バルブの開閉を制御するカムシャフトが良い例です。カムシャフトの一部であるカムノーズは、常に他の部品と擦れ合うため、高い硬度と耐摩耗性が求められます。冷やし型鋳物は、カムノーズの表面を硬化させることで、摩耗を抑制し、エンジンの性能と寿命を向上させるのに役立っています。 冷やし型鋳物は、冷やし金型の種類や配置、冷却速度などを調整することで、硬化層の深さや硬度を制御することができます。これにより、求められる性能に応じた最適な部品を製造することが可能になります。冷やし型鋳物は、製造コストを抑えつつ、部品の耐久性を向上させることができるため、今後も様々な分野で活用されていくと考えられます。
車の構造

球状黒鉛鋳鉄:自動車部品の強度と延性を両立

球状黒鉛鋳鉄は、その名前の通り、黒鉛が球の形で含まれている鋳鉄です。普通の鋳鉄であるねずみ鋳鉄とは、この黒鉛の形が違います。ねずみ鋳鉄では、黒鉛が平たい形をしているため、強度や伸びる能力に限界があります。しかし、球状黒鉛鋳鉄は丸い形の黒鉛のおかげで、高い強度とよく伸びる性質を両方兼ね備えています。これは、丸い黒鉛が加わる力を分散させ、ひび割れができることや広がることを抑える働きがあるからです。 この丸い黒鉛は、溶けた鉄に少量のマグネシウムやセリウムなどの金属を加えることで作られます。これらの金属は、黒鉛を平たい形ではなく、丸い形に成長させる効果があります。こうしてできた球状黒鉛鋳鉄は、ねずみ鋳鉄に比べて格段に優れた機械的性質を示します。ねずみ鋳鉄はもろく、衝撃に弱いという欠点がありますが、球状黒鉛鋳鉄は高い強度と粘り強さを持ち、衝撃にも強くなっています。 このような特性から、球状黒歯鋳鉄は、ねずみ鋳鉄と鋳鋼のちょうど中間の性質を持つ材料として、様々な分野で使われています。自動車部品では、クランクシャフトやシリンダーヘッド、ブレーキドラムなど、高い強度と耐久性が求められる部品に広く使われています。また、水道管やマンホールの蓋、工作機械の部品などにも利用され、私たちの生活を支える様々な製品に役立っています。球状黒鉛鋳鉄は、優れた機械的性質と加工のしやすさを兼ね備え、幅広い用途で活躍する、まさに万能材料と言えるでしょう。
車の生産

鋳型の上枠:その役割と重要性

金属を溶かして型に流し込み、冷え固めて形を作る鋳造。この作業でなくてはならないのが鋳型です。鋳型は、ちょうどお菓子作りで使う型のようなもので、作りたい形を空洞にくり抜いたものです。そして、この鋳型には上型と下型という二つの部分があります。 この上型をしっかりと固定し、ずれや浮き上がりを防ぐために使われるのが鋳型の上枠です。上枠は、いわば上型の入れ物。上型をこの枠の中に設置することで、鋳造時に溶けた金属を流し込んでも上型が動かないようにしっかりと固定します。 もし上枠が無かったらどうなるでしょうか。高温で溶けた金属を流し込むと、その重さや圧力によって上型が動いてしまうかもしれません。上型が少しでも動いてしまうと、溶けた金属が隙間から漏れ出てしまったり、せっかくの鋳物の形が歪んでしまったりする大きな問題が発生します。 上枠を作る材料は、鋳鉄や鋼鉄などの丈夫な金属が選ばれます。溶けた金属の熱や圧力に耐えられるだけの強度が必要だからです。大きさも、固定する上型よりも少し大きめに作られます。これは、上型をしっかりと固定するためです。枠と上型の間に隙間があると、上型が動いてしまう可能性があります。 さらに、上枠には溶けた金属を流し込むための注ぎ口や、鋳型の中の空気を外に出すための通気孔なども作られます。これらは、より質の高い鋳物を作るための工夫です。このように、一見地味な存在である上枠ですが、鋳造工程において重要な役割を果たしているのです。
車の生産

バリ発生のメカニズムと対策

部品を作るとき、どうしても出てきてしまうのが「バリ」です。バリとは、金属や樹脂といった材料を加工する際に、意図せず生じてしまう不要な突起や薄片のことです。まるで植物の棘のように、部品の表面から飛び出したり、薄く剥がれかかったりしています。材質に関係なく、様々な加工段階で発生する可能性があり、製品の出来栄えや働きに良くない影響を与えることがあります。 バリができる理由は様々です。例えば、材料を切ったり、型を抜いたり、形を作ったりする工程で、材料が変形したり、割れたりすることで発生します。切断機で金属板を切ると、切断面がギザギザになったり、薄い金属片が剥がれ残ったりすることがあります。これがバリの一例です。また、プラスチックを型に流し込んで部品を作る場合、型から取り出す際に、型の合わせ目に沿って薄い樹脂の膜ができてしまうことがあります。これもバリの一種です。このように、バリの形や大きさは、加工の仕方や材料の種類によって様々です。 バリがあると、まず見た目が悪くなります。滑らかで美しい表面に、バリがあると、まるで傷のように見えてしまいます。また、他の部品と組み立てる際に、うまくかみ合わなかったり、干渉してしまったりすることもあります。さらに、バリが鋭利な場合には、触ると怪我をする危険性もあります。製品の安全性に関わる重大な問題となる可能性もあるのです。 バリを取り除くには、ヤスリで削ったり、専用の工具を使ったりする必要があり、余計な手間と時間がかかります。これは、製品を作るのにかかる費用を増やすことにも繋がります。 そのため、バリのできる部分を減らす工夫や、バリのできにくい加工方法を選ぶことが大切です。バリの発生を抑えることで、質の高い製品を作り、同時に無駄な費用を抑えることができます。バリのできる仕組みをよく理解し、適切な方法で対処することで、バリのない、美しい製品を作ることができるのです。