この入門記事は、“"Permanent Mold Casting" Excellent Casting Method for Manufacture of Automotive Components"” (International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication)という論文に基づいています。
1. 概要:
- タイトル: 「永久鋳型鋳造」自動車部品製造に最適な鋳造方法
- 著者: Ajay Bhardwaj, Mahesh V. Rawlani, C.K Mukherjee
- 発行年: 2014年
- 発行ジャーナル/学会: International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication
- キーワード: 金型, 金型材料, 非鉄金属, ライザー
2. 概要:
本論文では、永久鋳型鋳造法が自動車部品の製造に優れている理由について研究を行った。永久鋳型鋳造プロセスでは、外部圧力は加えられないが、ライザーによって生成される静水圧が金型内の金属鋳造の主な原因となる。外部圧力が加えられないため、このプロセスは重力金型鋳造とも呼ばれる。このプロセスでは、凝固は砂型鋳造よりもはるかに迅速に起こり、主な利点は、永久金型を複数の金属鋳造に繰り返し使用できることである。ダイとも呼ばれる金型は、一般的に鋼鉄または鉄で作られているが、他の金属またはセラミックを使用することもできる。永久鋳型鋳造は、一般的に、均一な肉厚を持つ小型で単純な金属部品の大量生産に使用される。アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金などの非鉄金属が一般的にこのプロセスで使用される。しかし、黒鉛金型を使用すれば、鉄鋼も鋳造することができる。一般的な永久金型部品には、ギアやギアハウジング、パイプ継手、ピストン、インペラー、ホイールなどの自動車部品や航空機部品が含まれる。
3. 導入:
[1]自動車部品を永久鋳型製造プロセスを使用して製造する場合、最初のステップは金型を作成することである。金型のセクションは、2つの別々の金属ブロックから機械加工される可能性が最も高い。これらの部品は精密に製造される。これらの部品は、互いに適合し、容易かつ正確に開閉できるように作成される。ゲートシステムだけでなく、部品の形状も鋳造金型に機械加工される。金型の製造には多大な資源が必要となるため、永久金型製造のセットアップにはより多くの費用がかかる。しかし、一度作成されると、永久金型は寿命が尽きるまでに数万回使用することができる。高い力と温度が連続的に繰り返されるため、すべての金型は最終的に高品質の金属鋳物を効果的に製造できなくなるほど劣化する。特定の金型で交換が必要になるまでに製造された鋳物の数を金型寿命と呼ぶ。金型の運転温度、金型材料、鋳造金属など、多くの要因が金型寿命に影響を与える。金属鋳物を注ぐ前に、永久金型の内部表面に耐火材料をスプレーする。このコーティングは、熱勾配として機能し、熱の流れを制御し、鋳造部品をより容易に取り外せるように潤滑剤として機能する。さらに、耐火コーティングを製造プロセスの定期的な一部として適用すると、貴重な金型の寿命が延びる。金型の2つの部分は、何らかの機械的手段を使用して閉じられ、力を加えて一緒に保持する必要がある。金属鋳物を注ぐ前に金型を予熱する可能性が最も高い。永久金属鋳造金型を注ぐ前に予熱する可能性のある温度は約350F（175℃）である。金型を加熱すると、液体金属が金型のゲートシステムと鋳造キャビティをよりスムーズに流れるようになる。加熱された金型に注ぐことは、溶融金属と金型間の高い温度勾配による金型への熱衝撃を軽減する。これは金型寿命を延ばす効果がある。しっかりと閉じられ、加熱されると、永久金型は鋳造部品を注ぐ準備が整う。注いだ後、金属鋳物は金型内で凝固する。製造現場では、金属鋳造部品は通常、過度に冷却される前に取り外され、固体金属鋳造物が金型内で過度に収縮するのを防ぐ。これは、永久金型が崩壊しないため、鋳物に亀裂が入るのを防ぐために行われる。部品の取り外しは、金型に組み込まれたエジェクターピンによって行われる。
4. 研究の概要:
研究テーマの背景:
自動車産業は、高品質部品を製造するための効率的な製造プロセスを必要としている。永久鋳型鋳造は、優れた機械的特性と寸法精度を持つ部品を製造できる能力から、自動車部品の製造に適した方法として提示されている。本論文では、永久鋳型鋳造がこの用途に適している理由を調査する。
既存研究の状況:
本論文では、既存研究の状況を明示的に詳述しているわけではないが、永久鋳型鋳造が確立された製造プロセスであることを示唆している。導入部では、プロセスに関わるステップを説明しており、既存の知識と実用化のレベルを示している。
研究の目的:
本研究の主な目的は、永久鋳型鋳造が自動車部品の製造に「最適な鋳造方法」である理由を実証し、説明することである。本論文は、自動車部品製造の文脈におけるこのプロセスの利点と主な考慮事項を強調することを目的としている。
中核となる研究:
中核となる研究は、永久鋳型鋳造の利点を解明することを中心に展開される。
- 外部圧力を排除し、ライザーからの静水圧に依存（重力金型鋳造）。
- 砂型鋳造に比べて迅速な凝固。
- 永久金型の再利用性。
- 均一な肉厚を持つ単純な部品の大量生産に適している。
- 非鉄金属（アルミニウム、マグネシウム、銅合金）での一般的な使用と、黒鉛金型を使用した鉄鋼の可能性。
- ギア、ハウジング、パイプ継手、ピストン、インペラー、ホイールなどの様々な自動車部品への応用。
- 金型寿命とプロセスパラメータに影響を与える要因。
- 金型設計の考慮事項（通気、ゲート、ライザー、チル）および材料特性。
5. 研究方法論
研究デザイン:
本論文は、既存の知識および潜在的な業界慣行に基づいて、永久鋳型鋳造の原理、利点、および考慮事項をまとめた記述的レビューであると思われる。実験的研究ではなく、技術の概要である。
データ収集および分析方法:
本論文は、永久鋳型鋳造に関連する既存の文献および潜在的な業界経験から情報を収集している。一次データ収集や統計分析は含まれておらず、永久鋳型鋳造が優れた方法であるという主張を裏付けるために情報の合成を提示している。
研究テーマと範囲:
本論文の範囲は、自動車部品、特に自動車部品の製造方法としての永久鋳型鋳造に焦点を当てている。金型作成および材料選択から、自動車用途向けの高品質鋳造品を達成することに関連するプロセス上の利点および設計上の考慮事項まで、様々な側面を網羅している。
6. 主要な結果:
主要な結果:
本論文では、永久鋳型鋳造のいくつかの主要な利点と特徴を強調している。
- 材料の適合性: 一般的に、亜鉛、銅、マグネシウム、アルミニウム合金など、融点の低い材料に適している。特定の金型材料を使用すれば、鋳鉄および鋼も可能である。
- 金型冷却: 金型は、熱放散を管理するために水またはヒートフィンを使用して冷却することができる。
- 部品形状: 部品形状は、金型を開閉する必要があるため制限されるが、半永久的な方法を使用すると、より複雑な内部形状が可能になる。
- 迅速な凝固: より小さな結晶粒組織と優れた機械的特性につながる。
- 均一な特性: 鋳造部品全体にわたってより均一な材料特性を提供する。
- 寸法精度と表面仕上げ: 消耗型金型プロセスと比較して、より高い寸法精度と優れた表面仕上げを提供する。
- 低い不良率: 産業環境では、永久鋳型鋳造は低い不良率をもたらす。
- 自動化と経済性: 大量生産に適しており、高い生産速度で自動化および経済的になる可能性がある。
- 健全性と強度: 鋳物は一般的に砂型鋳物よりも健全であり、砂型またはダイカスト鋳物よりも一般的に強く、多孔質が少ない。
- 微細な微細構造: より微細なデンドライトアーム間隔（DAS）と結晶粒組織を持つ鋳物を製造し、より優れた強度を提供する。
- 設計の柔軟性: より薄いセクションとより軽量な重量設計を可能にする。
- 信頼性: 流体およびガスの圧力アプリケーションに対してより高いレベルの信頼性を提供する。
- 材料効率: 慣性を低減するために、軽量材料が自動車部品に適している。
図のリスト:
- 提供された論文には図が含まれていません。
7. 結論:
永久金型法で製造された鋳物は、一般的に砂型鋳物よりも健全であり、砂型またはダイカスト鋳物よりも一般的に強く、多孔質が少ない。永久金型プロセスで製造された鋳物は、より微細なデンドライトアーム間隔（DAS）と結晶粒組織を持っている。より微細な構造は、砂型鋳造で同様の合金で鋳造されたものよりも優れた強度特性を示す。永久金型鋳物は、砂型鋳物よりも介在物欠陥が少ない。鋳物設計者は、より薄いセクションとより軽量な重量設計を使用することができる。この方法で製造された鋳物は、流体やガスの圧力アプリケーションに関して、より高いレベルの信頼性を備えている。自動車部品の材料は、慣性力を低減し、速度を向上させ、費用対効果の高い製造方法を実現するために軽量である必要がある。コネクティングロッドは、莫大な負荷に耐え、大量の動力を伝達できなければならない。ロッドの重量を減らすことで、回転部品と往復部品の質量が減少し、エンジンがより速く、より高く回転できるようになる。
8. 参考文献:
- [1] thelibraryofmanufacturing.com/basic_permanent_mold_casting.html
- [2] www.cmhmfg.com/pdf/Permanent_Mold.pdf
- [3] Production Technology by R. K Jain
- [4] en.wikipedia.org/wiki/Riser_ (casting)
9. 著作権:
- この資料は、「Ajay Bhardwaj, Mahesh V. Rawlani, C.K Mukherjee」による論文です。「「永久鋳型鋳造」自動車部品製造に最適な鋳造方法」に基づいています。
- 論文の出典: http://www.ijritcc.org
この資料は上記の論文を要約したものであり、商業目的での無断使用は禁止されています。
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본 소개 문서는 ["Permanent Mold Casting" Excellent Casting Method for Manufacture of Automotive Components"] ( International Journal on Recent and Innovation Trends in Computing and Communication) 논문을 기반으로 작성되었습니다.