砂型鋳造のプロセスサイクルは、以下に説明する6つの主要な段階で構成されています。
- 金型製作-砂型鋳造プロセスの最初のステップは、鋳造用の金型を作成することです。消耗型プロセスでは、このステップは鋳造ごとに実行する必要があります。砂型は、型の各半分に砂を詰めることによって形成されます。砂は、鋳物の外形のレプリカであるパターンの周りに詰め込まれています。デザインが削除されると、鋳造物を形成する空洞が残ります。パターンに含めることができない鋳物の内部の特徴は、型を開始する前に砂で作られた別々のコアによって作成されます。
金型製作の詳細については、次のセクションで説明します。型作り時間には、型紙の配置、砂の梱包、プリントの除去が含まれます。金型製作時間は、部品のサイズ、コアの数、および砂型のタイプによって影響を受けます。金型タイプが加熱またはベーキング時間を必要とする場合、金型作成時間が大幅に増加します。また、鋳物の除去を容易にするために、金型キャビティの表面に潤滑剤が塗布されることがよくあります。潤滑剤の使用はまた、金属の流れを改善し、鋳造物の表面仕上げを改善することができます。使用するオイルは、砂と溶融金属の温度に基づいて選択されます。 - 型締-金型を作成したら、溶融金属を注入する準備をする必要があります。鋳造物の除去を容易にするために、金型キャビティの表面が最初に潤滑されます。次に、コアが配置され、金型の半分が閉じられ、しっかりと固定されます。金型の半分は、材料の損失を防ぐためにしっかりと閉じたままにしておく必要があります。
- 注ぐ-溶融金属は炉内で設定温度に維持されます。金型を型締めした後、溶融金属をストーブ内の保持容器からすくい取り、金型に注ぐことができます。注ぐことは手動または自動化された機械によって実行することができます。キャビティ全体と金型内のすべてのチャネルを満たすのに十分な溶融金属を急いで送る必要があります。充填時間は、金属のいずれかの部分の早期凝固を防ぐために簡潔です。
- 冷却-金型に注入された溶融金属は、キャビティに入ると冷却および固化を開始します。キャビティ全体が充填され、溶融金属が固化すると、鋳造物の最終形状が形成されます。冷却時間が経過するまで金型を開けることはできません。所望の冷却時間は、鋳造物の肉厚および金属温度に基づいて見積もることができる。発生する可能性のある欠陥のほとんどは、凝固プロセスの結果です。一部の溶融金属の冷却が速すぎると、収縮、亀裂、または不完全なセクションが発生する可能性があります。部品と金型の両方を設計する際に予防策を講じることができます。これについては、後のセクションで説明します。
- 除去-所定の凝固時間が経過した後、砂型を壊して鋳造物を除去することができます。このステップは、シェイクアウトと呼ばれることもあり、通常、砂を振ってフラスコからキャストする振動機によって実行されます。一度取り外されると、鋳物の表面に砂と酸化物の層が付着する可能性があります。ショットブラストは、特に内面から残っている砂を取り除き、表面の粗さを減らすために使用されることがあります。
- トリミング-冷却中に、金型のチャネルからの材料が成形品に付着して固化します。この余分な材料は、切断または鋸引きを介して、またはトリミングプレスを使用して、鋳造物から手動でトリミングする必要があります。余分な材料をトリミングするのに必要な時間は、鋳物のエンベロープのサイズから見積もることができます。より広範囲の鋳造はより長い切断時間を必要とします。このトリミングで生じたスクラップ材料は、廃棄されるか、砂型鋳造プロセスで再利用されます。ただし、スクラップ材料は、リサイクルされていない金属と組み合わせて再利用する前に、適切な化学組成に再調整する必要がある場合があります。