1. コア入門

その 砂型鋳造法, …コアは、砂を主材料とする独立した成形部品であり、主に鋳物内部の特定の空洞、穴、または複雑な構造を形成するために使用されます。これは、外側の砂型（モールド）と組み合わせて使用され、完全な鋳造空洞を形成することで、溶融金属が凝固後に設計要件を満たす内部形状を形成できるようにします。 中子は、複雑な構造を持つ鋳物の成形上の課題を解決するための中核技術の一つである。.

中子の主な機能は、鋳物の内部空洞を成形することです。これにより、パイプや、エンジンシリンダーの水路や油路などの各種穴、盲孔、および外部金型では直接成形できないその他の構造物の製造に利用できます。 同時に、複雑な幾何学的形状を構築し、クランクケースのコネクティングロッド通路やタービンブレードの冷却通路などの精密な内部構造の成形を実現することができます。 さらに、コアを使用することで、鋳物の肉厚のばらつきを低減し、局所的な肉厚の不均一によって生じるホットスポット欠陥を回避できるほか、溶融金属の流れ方向を誘導し、充填効果を最適化して鋳造品質を向上させることができます。.

2. コアの一般的な性能要件

• 高強度：鋳造工程中に亀裂が生じないよう、溶融金属の衝撃（例えば、鋳鉄の注湯時の衝撃力は0.3MPaに達する場合がある）に耐えられなければならない。.
• 良好な通気性：高温環境下でもガスをスムーズに排出できることが求められ、通気性指数は100cm³/(cm²・min)以上でなければならない。.
• 容易な崩壊性：鋳込み後、その後の砂の洗浄作業を容易にするため、振動または化学的作用によって崩壊可能でなければならず、残留強度は0.5MPa未満でなければならない。.
• 高精度：主要部品の寸法公差は、CT8等級（±0.25mm）の範囲内に管理されなければならない。.

3. コアの製造工程

(1) 成形技術

• 中子射出法：混合された砂を中子射出機を用いて高速で中子箱に射出し、硬化後に中子を型から取り出します。この方法は生産効率が高く、1時間あたり最大120型まで生産可能であり、標準化された中子の大量生産に適しています。.
• 3Dプリント方式：アドヘシブ・ジェッティング技術を用いて、成形精度±0.3mmまでの複雑なコアを直接プリントします。コアボックスが不要なため、小ロットかつ複雑な構造を持つコアの迅速な製造に適しています。.
• コールドボックス法：トリエチルアミンを触媒として使用し、樹脂を室温で硬化反応させる。成形後のコアの表面粗さRaは12.5μm以下であり、高効率かつ高精度を実現している。.

(2) 処理後の工程

• 乾燥：樹脂砂型は、型内部の水分を除去し、強さと安定性を高めるために、200～250℃の温度で2～4時間焼成する必要があります。.
• コーティング：コアの表面にジルコン粉末コーティングを施し、コーティング厚さを0.2～0.5mmに制御することで、コアの高温耐性を大幅に向上させ、鋳込み時の砂付着による欠陥を防ぐことができます。.

4. コアの原材料と製造方法

コアの原材料は、通常、 鋳造工程. 製造工程では、樹脂砂を鋳物の内形に合わせた中子箱に充填します。 製造企業の技術力や設備状況に応じて、コアボックス内の砂は、締固め、加熱、または砂吹きによって成形されます。その後、コアをコアボックスから取り出し、後処理を経て鋳型にセットして使用することができます。.
コアの製造方法には、主に「ホットボックス法」と「コールドボックス法」の2つがあります：

• ホットボックス法：樹脂砂に触媒を添加し、コアボックスを加熱して触媒を活性化させることで、樹脂砂の硬化と成形を促進する。.
• コールドボックス法：加熱せずに活性化できる触媒を使用します。樹脂と砂を混合すると、触媒が自動的に作用し、室温で砂型が硬化・成形されます。.

5. コアの固定方法

鋳込み工程において、溶融金属が鋳型に注入されると、中子に衝撃を与え、中子を浮き上がらせるため、中子が容易にずれたり浮き上がったりしてしまう。したがって、適切な固定方法を採用しなければならない：

• 中子座の固定方法：中子座は金型と同じ金属でできており、溶湯の注入が完了し、冷却されるまで、中子を金型内の所定の位置に正確に固定します。冷却後、溶湯と接触していた中子座は鋳物の一部となります。 鋳造物が形成された後、中子は崩壊させられ、振動によって取り出されます。.
• コア延長固定法：鋳物に、金型外壁の外側に金属で充填できない隙間がある場合、コアを金型よりも長くし、砂型に設けた溝にコアを固定することで、鋳込み工程中にコアが動かないようにすることができます。.

中子技術は、砂型鋳造において複雑な内部空洞構造を持つ鋳物の生産を実現するための中核的な手段です。その開発プロセスは、従来の手作業による中子製造から、スマートな3Dプリンティングによる中子製造へと、鋳造業界の進歩を絶えず促進してきました。 将来的には、バイオニック構造設計（トポロジー最適化されたハニカムコアなど）やデジタルツイン技術のさらなる応用により、コアは鋳物の軽量化や機能統合の実現においてより重要な役割を果たし、鋳造業界の質の高い発展を強力に支えることになるでしょう。.

砂型鋳造におけるコアについてさらに詳しくお知りになりたい場合は、お気軽にお問い合わせください。.