砂型鋳造工程

鋳物の外形および内部空洞の「レプリカベース」となる、砂型の中空部および砂中子を作成するための型を製作する。.

“「原型（パターン）」：鋳物の外形に相当し、砂型の中空部を成形するために使用される（例えば、エンジンブロックを鋳造する場合、原型はそのブロックの「拡大版」となる）。;

“「コアボックス」： 鋳物の内部空洞や流路（ブロックの油路や空気路など）に相当し、「砂型」を作成するために使用される（砂型を鋳型空洞に配置した後、溶融金属が砂型と鋳型空洞の間の隙間を埋め、冷却後に内部空洞が形成される）。.

鋳型およびコアボックスの寸法は、収縮分を考慮したものでなければなりません（金属は冷却中に収縮します。鋳鉄の場合は1%～2%、 鋳鋼の場合は2%～3%、アルミニウム合金の場合は3%～5%）を許容し、鋳物が小さくなりすぎないようにする必要があります。.

鋳造用砂と型を用いて「鋳型」（鋳物の外形）と「砂芯」（鋳物の内部形状）を作成することが、砂型鋳造の中核となる工程である。.

砂型に鋳型を固定し、鋳造用砂を充填して締め固めた後、鋳型をスムーズに抜き取ります。これにより、砂型の内部に、鋳物の外形と一致する「鋳型腔」が形成されます。.

コアボックスに鋳造用砂（強度を高めるために樹脂が添加されていることが多い）を充填し、締め固めた後、それを取り出して「砂コア」（シリンダー用の油路コアなど）を作成する。.

砂型は、強度を高めるために「コアボーン」（鉄線・鉄筋）で補強する必要があります。また、表面には「コーティング」を施す必要があります（砂の付着を防ぎ、内面の平滑性を向上させるため）。 また、「コアヘッド」を設ける必要があります（砂型を金型キャビティに固定し、鋳込み時のずれを防ぐため）。.

溶融金属を金型キャビティに注入し、充填して形状を形成する。.

金属の溶解：鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金などの原料を炉（カップボール炉、電気アーク炉、または誘導炉）に投入し、溶融状態になるまで加熱する（鋳鉄 1300～1400℃、鋳鋼 1500～1600℃、 アルミニウム合金 650～700℃）まで加熱される。.

温度：安定性が求められる（温度が高すぎると収縮空洞が生じ、低すぎると充填が不完全になる恐れがある）。.
速度：一定の速度を維持する（速度が速すぎると砂の浸食や気孔の発生を招き、遅すぎるとコールドシャットの原因となる）。.
方法：溶融金属を注湯カップからゆっくりと注ぎ入れ、金型キャビティの隅々まで溶融金属が満たされるようにする。.

不純物を取り除き、品質を検査して、鋳物が使用要件を満たしていることを確認する。.

不純物の除去：

• 付着した砂の除去：サンドブラスト、ショットブラスト（表面への高圧の砂／スチールショットによる衝撃）；;
• 余分な部分の除去：研削（ライザー、バリ、突起の除去）；;

• 酸化スケールの除去：酸洗、アルカリ洗浄（鋳鋼およびアルミニウム合金用）；;

品質検査：

• 外観検査：砂穴、気孔、ひび割れがないか確認する；;
• 寸法検査：ノギスおよび座標測定機を用いて寸法精度を確認する（砂型鋳造の精度は通常、CT10～CT13である）。;

• 内部検査：X線探傷検査、超音波探傷検査（内部の収縮空洞や砂の混入の有無を確認するため）；;

その後の処理（必要に応じて）：

• 機械加工：高精度が求められる表面（ベアリング穴など）の旋削、フライス加工、研削；;

• 熱処理：機械的特性を向上させるため、焼鈍（内部応力を除去するため）、焼入れ（硬度を高めるため）などを行う。.