製造可能な鉄鋳物に関する最も重要なルールは次のとおりです。 均一な肉厚 。気孔率、引け巣、亀裂、反りなどの鋳造欠陥のほとんどは、不均一な冷却を引き起こす突然の厚さの変化に遡ります。壁厚の変化を範囲内に維持する設計者 隣接するセクション間は 20% 部品が鋳造工場に届く前に、回避可能な鋳造の問題の大部分を排除します。
壁の厚さ以外にも、他のいくつかの設計要素が、肉厚かどうかに直接影響します。 鉄鋳物 信頼性が高く、安価で、良好な機械的特性を備えた製品を製造できます。この記事では、それらのそれぞれについて、実践的で実用的なガイドラインを取り上げます。
鉄は約収縮します 1%～2% 固まるにつれて体積が増えます。部品に厚い部分と薄い部分の両方がある場合、厚い部分は薄い部分よりも遅く冷えて収縮し、内部応力が発生し、厚い部分に引け巣が形成されることがよくあります。一般的なガイドラインとして、壁の厚さを次の範囲に保ちます。 4mmと25mm ほとんどのねずみ鋳鉄およびダクタイル鋳鉄部品に適用し、隣接する壁間の比率が 2:1 を超える突然の移行を避けてください。
厚さの変化が避けられない場合は、鋭いステップではなく、テーパー状の移行部を使用してください。緩やかなテーパにより冷却勾配がより長い距離に広がり、亀裂の原因となる応力集中が軽減されます。
鋭い内部コーナーは応力上昇源として機能し、凝固中に熱間亀裂が発生する主な原因となります。実際的なルールとして、内部フィレット半径は少なくとも次の値にする必要があります。 隣接する壁の厚さの 25% 、薄い部分でも最低 3 mm です。
また、丸みを帯びた移行部は、溶融鉄が鋭角よりも曲線の周りをスムーズに流れるため、金型の充填性も向上し、乱流関連の欠陥が減少します。
抜き勾配とは、金型キャビティを損傷することなく砂型からパターンを引き抜くことができるように、垂直面に適用されるわずかなテーパーです。適切な抜き勾配がなければ、鋳造工場はより複雑な工具を使用するか、金型の破れによる表面欠陥を受け入れる必要があり、どちらもコストが上昇します。
| 表面の種類 | 推奨抜き勾配角度 |
|---|---|
| 外面 | 1°～2° |
| 内面（コア） | 2°～3° |
| 深い空洞または狭い空洞 | 3°以上 |
ライザーは、冷却中に収縮する鋳物に溶融金属を供給する溶融金属のリザーバーとして機能し、内部の空隙を防ぎます。ホットスポットと呼ばれるこれらの領域は最後に固化し、直接ライザー供給が必要になるため、設計者は部品の最も重いセクションを早期に特定する必要があります。
有用な設計原則は次のとおりです。 方向性凝固 : 成形品は、薄い部分が最初に凝固し、徐々に厚い部分が供給され、ライザーが最も厚く最後に凝固する点に位置するように設計する必要があります。この進行を行わずに設計された部品は、たとえ肉厚ルールに従っていたとしても、内部収縮気孔が発生する傾向がはるかに高くなります。
コアは、外側の金型だけでは作成できない内部キャビティ、穴、またはアンダーカットを形成するために使用されます。機能的な特徴には必要ですが、各コアはコストと組み立ての複雑さを追加し、注入中にコアがわずかに移動する可能性があるため、寸法の不正確さの潜在的な原因となります。
鉄は冷えると収縮するため、それを補うためにパターンを大きめに構築する必要があります。標準的な収縮許容値はおよそ ねずみ鉄の場合 1% そして ダクタイル鋳鉄の場合0.8%～1% ただし、正確な値は部品の形状とセクションの厚さによって異なります。設計者は、部品全体のサイズだけでなく機能上の寸法にも収縮許容値が正しく適用されるように、重要な公差を鋳造工場のパターン工場に明確に伝える必要があります。
最も製造可能な鉄鋳物は、入力なしで引き渡された最終的な図面からではなく、設計エンジニアと鋳造プロセスエンジニアの間の初期のコラボレーションから生まれます。鋳造工場は、可能性のあるホットスポットを特定し、ゲートとライザーの位置を推奨し、金型を切断する前にコストを押し上げる公差要件にフラグを立てることができます。
実際には、図面が完成した後ではなく、設計レビューの段階で鋳造工場を関与させると、金属を流し込む前に形状の問題が発見されるため、一般に金型の手戻りや初品の不合格率が減少します。 製造性を考慮した設計は 1 回限りのチェックリストではなく、反復的なプロセスです 設計チームと生産チームの間のパートナーシップとして処理するのが最適です。
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