このブログでは、鋳造工程で使用される様々な種類の材料についてご紹介します。経験豊富な機械エンジニアとして、各材料の特性、用途、利点を理解していただくために、私の見識と知識をお伝えします。鋳造の魅惑的な領域に飛び込み、これらの材料がどのように私たちの世界を形成しているかを発見する準備をしましょう!
一般的に使用される鋳造用金属は、鉄系合金と非鉄系合金に大別され、それぞれが様々な用途に適した独自の特性を備えています。鋳造金属の選択は、機械的特性、コスト、重量、耐食性などの要因によって決まります。
鋳造用鉄系金属には次のようなものがある:
非鉄鋳物金属には以下のようなものがある:
1.アルミニウム合金:軽量、耐食性、強度対重量比の良さで珍重される。自動車、航空宇宙、消費者製品に広く使用されている。
2.銅合金:
3.亜鉛合金:寸法安定性と表面仕上げが良い。自動車や電子部品のダイカストでよく使用される。
4.マグネシウム合金:最も軽い構造用金属で、軽量化が重要な航空宇宙用途や自動車用途に使用される。
5.チタン合金:高い強度対重量比と優れた耐食性で知られる。航空宇宙、医療用インプラント、高性能スポーツ用品に使用される。
一般的に使用される鋳造材料は、ねずみ鋳鉄、可鍛鋳鉄、ダクタイル鋳鉄、バーミキュラー鋳鉄、鋳鋼など8種類、 鋳造アルミニウム 合金、鋳造青銅、鋳造黄銅などがある。ここではその特徴と用途について説明する:
ねずみ鋳鉄は流動性がよく、冷却時の収縮が少ないことで知られる。強度は低いが、塑性と靭性を示す。
について 弾性率 ねずみ鋳鉄の圧縮強度は、微細構造によって80,000MPaから140,000MPaに変化する。圧縮強度は引張強度の3倍から4倍高い。
これらの特性に加えて、ねずみ鋳鉄は耐摩耗性と振動吸収性にも優れ、切り欠きにも弱い。機械加工も容易である。しかし 溶接 パフォーマンスが悪い。
銑鉄の最高温度限界は300~400℃であり、これを超えると長時間の暴露に耐えられなくなる。この制限にもかかわらず、最も一般的に使用されている。 鋳鉄全鋳鉄生産量の85%から90%を占める。
可鍛鋳鉄の特性は、ねずみ鋳鉄には劣るが、鋳鉄よりは優れている。 スチール.これは主に、一定レベルの強度と靭性を必要とする小型薄肉鋳物の製造に使用される。
さらに、可鍛性鉄は優れた特性を示す。 耐食性 と被削性に優れている。さらに、その衝撃靭性はねずみ鋳鉄の3~4倍である。
グレー 鋳鉄品 ダクタイル鋳鉄は優れた品質とみなされることが多いが、現在でも広く使用されており、いくつかの利点がある。例えば、ダクタイル鋳鉄は優れた機械加工性で知られ、以下のような特性の大きな変化を示すことができる。 熱処理.
ダクタイル鋳鉄はまた、ねずみ鋳鉄や鋳鋼よりも高い引張強度を誇り、可鍛鋳鉄や鋼鉄よりも高い降伏点/引張強度比を誇る。
さらに、鋳鉄の中では最高の塑性を持つが、衝撃靭性は鋳鋼とねずみ鋳鉄の中間に位置する。
ダクタイル鋳鉄は、優れた低温特性や高い耐熱性など、他の分野でも優れています。 疲労強度これは#45鋼に匹敵するが、応力集中に対する感度は鋼よりも低い。
さらに、耐摩耗性、耐熱性、耐食性にも優れている。
ダクタイル鋳鉄のもう一つの利点は、その振動である。 減衰 鉄とねずみ鋳鉄の比率は、1:1.8:4.3である。
このような特性を持つダクタイル鋳鉄は、欠陥が発生しやすいという歴史的な評価にもかかわらず、さまざまな用途で重要な材料として使用されるようになってきている。
バーミキュラー黒鉛鋳鉄の機械的特性は、黒鉛鋳鉄の機械的特性と黒鉛鋳鉄の機械的特性の中間に位置する。 ねずみ鋳鉄 とダクタイル鋳鉄からなり、堅牢性、耐熱性、耐摩耗性に優れた材料である。
ノジュラー鋳鉄に比べて鋳造品質が良く、ねずみ鋳鉄に匹敵する。
強度はノジュラー鉄に匹敵し、防振性、熱伝導率、鋳造性能はねずみ鋳鉄に近い。しかし、塑性と耐疲労性はねずみ鋳鉄より優れている。
バーミキュラー黒鉛鋳鉄は、必然的に一定量の球状黒鉛を含んでおり、強度と剛性を高めるが、溶鉄の鋳造性を損なう可能性がある。また、鋳物の加工性や熱伝導性を低下させることもある。
鋳鋼の鋳造性能は、その流動性の低さと収縮率の高さのために、しばしば低いと見なされている。
しかし、総合力は高い。 機械的性質優れた強度、靭性、塑性を含む。実際、鋳鋼の引張強さは圧縮強さにほぼ等しい。
これらの特性に加え、特殊鋳鋼は耐熱性や耐食性といった独自の特性を持っている。
の密度である。 アルミニウム合金 は鉄の3分の1しかないため、軽量構造物の製造に理想的な選択肢となる。
アルミニウム合金の中には、熱処理によってさらに強度を高め、全体的な特性を向上させることができるものもある。
青銅は錫青銅と錫フリー青銅の2種類に分類される。錫青銅は優れた耐摩耗性、耐食性、高強度、硬度を示す。
しかし、鋳造性が悪く、偏析や引け巣が発生しやすい。焼入れしても強度は向上しない。
錫を含まない青銅は、一般的にアルミニウム青銅や鉛青銅で作られているが、鋳造性能は劣る。アルミニウム青銅は高い強度を誇り、耐摩耗性、耐食性に優れている。
一方、鉛青銅は疲労強度が高く、熱伝導率が良く、耐酸性に優れている。
収縮率が大きく、一般強度が高く、可塑性があり、耐食性、耐摩耗性に優れている。
良好な切断性能。
灰色の鋳鉄 | 可鍛鋳鉄 | ダクタイル鋳鉄 | バーミキュラー黒鉛鋳鉄 | |
グラファイトの形態 | 薄っぺらい | 凝集性 | 球状 | バーミキュラー |
概要 | 第一段階の黒鉛化処理を完全に行って得られた鋳鉄 | 白鋳鉄は黒鉛化によって得られる高強度、高靭性の鋳鉄である。 アニール | 球状化および接種により球状黒鉛を得た。 | バーミキュレーションと植菌によりバーミキュラー黒鉛を得た。 |
鋳造性 | 良い | ねずみ鋳鉄より悪い | ねずみ鋳鉄より悪い | 良い |
切削性能 | 良い | 良い | 良い | 上々 |
耐摩耗性 | 良い | 良い | 良い | 良い |
強度/硬度 | フェライト:低い パーライト:高い | ねずみ鋳鉄より高い | 非常に高い | ねずみ鋳鉄より高い |
塑性/靭性 | 非常に低い | 鋳鋼に近い | 非常に高い | ねずみ鋳鉄より高い |
申し込み | シリンダー、フライホイール、ピストン、ブレーキホイール、圧力バルブなど | 中小型部品 複雑な形状 レンチ、農作業用工具、歯車など | 内燃機関のクランクシャフトやバルブなど、高い強度と靭性が要求される部品 | ディーゼル・エンジンのシリンダー・ヘッドなど、熱衝撃を受けても永続的に機能する部品 |
備考 | 低いノッチ感度 | 鍛造とプレスは禁止されている | 高い耐熱性、耐食性、疲労強度(ねずみ鋳鉄の2倍) | 熱伝導性、耐熱疲労性、耐成長性、耐酸化性 |