鋳造・鍛造工程
金属加工における鋳造は、液体金属を、意図した形状のネガ型 (つまり、3 次元のネガ画像) を含む型 (通常はるつぼ) に注入するプロセスです。金属は、スプルーと呼ばれる中空のチャネルを通じて金型に注入されます。その後、金属と金型を冷却し、金属部分（鋳物）を取り出します。鋳造は、他の方法では製造が困難または非経済的な複雑な形状を作成するために最もよく使用されます。
鋳造プロセスは何千年も前から知られており、彫刻（特に青銅）、貴金属の宝飾品、武器や道具に広く使用されてきました。高度に設計された鋳物は、自動車、トラック、航空宇宙、電車、鉱山および建設機械、油井、電化製品、パイプ、消火栓、風力タービン、原子力発電所、医療機器、防衛製品、おもちゃなどの耐久財の 90% に使用されています。もっと。
伝統的な技術には、ロストワックス鋳造（さらに遠心鋳造と真空補助直接注入鋳造に分類される）、石膏型鋳造、および砂型鋳造が含まれます。
現代の鋳造プロセスは、消耗鋳造と非消耗鋳造の 2 つの主要なカテゴリに分類されます。砂や金属などの型材や重力、真空、低圧などの注入方法によってさらに分解されます。
鍛造は、局所的な圧縮力を使用して金属を成形する製造プロセスです。打撃はハンマー (多くの場合パワーハンマー) またはダイで行われます。鍛造は、実行される温度に応じて、冷間鍛造（冷間加工の一種）、温間鍛造、または熱間鍛造（熱間加工の一種）に分類されることがよくあります。後者の 2 つの場合、金属は通常は鍛造で加熱されます。鍛造部品の重量は、1 キログラム未満から数百トンまであります。鍛造は何千年もの間、鍛冶屋によって行われてきました。伝統的な製品は、台所用品、金物、手工具、刃物、シンバル、宝石でした。産業革命以来、鍛造部品は、高強度が必要な部品の機構や機械に広く使用されています。このような鍛造品は、通常、ほぼ完成した部品を完成させるためにさらなる処理 (機械加工など) を必要とします。今日、鍛造は世界の主要産業です
消耗型鋳造は、砂、プラスチック、シェル、石膏、およびインベストメント (ロストワックス技術) 成形品を含む一般的な分類です。この鋳型鋳造方法では、一時的な再利用不可能な鋳型を使用します。
砂型鋳造
砂型鋳造は最も人気があり、最も単純な鋳造タイプの 1 つで、何世紀にもわたって使用されてきました。砂型鋳造では、永久鋳型鋳造よりも少量のバッチを作成でき、コストも非常にリーズナブルです。この方法により、製造業者は低コストで製品を作成できるだけでなく、非常に小さなサイズでの作業など、砂型鋳造には他の利点もあります。この工程により、手のひらに収まるほど小さな鋳物から、電車の寝台専用の大きさまで鋳物を作ることができます（1つの鋳物で鉄道車両1台分の寝台全体を作ることができます）。砂型鋳造では、型に使用される砂の種類に応じて、ほとんどの金属を鋳造することもできます。
砂型鋳造では、高生産量 (金型あたり 1 ～ 20 個/時間) での生産には数日、場合によっては数週間のリードタイムが必要ですが、大型部品の生産ではこれに勝るものはありません。黒色の緑色 (湿った) 砂には部品重量制限がほとんどありませんが、乾燥した砂には実際の部品重量制限が 2,300 ～ 2,700 kg (5,100 ～ 6,000 ポンド) あります。最小部品重量の範囲は 0.075 ～ 0.1 kg (0.17 ～ 0.22 ポンド) です。砂は、粘土、化学結合剤、または重合油 (モーター オイルなど) を使用して結合されます。砂はほとんどの作業で何度もリサイクルでき、メンテナンスはほとんど必要ありません。
ローム成形
ローム成形は、大砲や教会の鐘などの対称的な大型の物体の製造に使用されてきました。ロームは粘土と砂と藁や糞の混合物です。制作物のモデルは脆い素材（シュミーズ）で形成されています。このシュミーズをロームで覆うことで、その周りに型が形成されます。これを焼き（焼き）、シュミーズを取り除きます。次に、金属を流し込むための炉の前のピットに型を直立させます。その後、型を取り除きます。したがって、金型は一度しか使用できないため、ほとんどの目的には他の方法が好まれます。
石膏型鋳造
石膏鋳造は、型の材料として砂の代わりにパリ石膏が使用されることを除いて、砂鋳造に似ています。通常、型の準備には 1 週間もかかりません。その後、大きいものでは 45 kg (99 ポンド)、小さいものでは 30 g (1 オンス) の製品でも、金型あたり 1 ～ 10 ユニット/時間の生産速度が達成されます。非常に良好な表面仕上げと厳しい公差を備えています。[5]石膏鋳造は、石膏が低コストであり、ニアネットシェイプの鋳物を製造できるため、複雑な部品の他の成形プロセスに代わる安価な代替品です。最大の欠点は、アルミニウム、銅、マグネシウム、亜鉛などの低融点の非鉄材料にしか使用できないことです。
シェルモールディング
シェルモールディングは砂型鋳造に似ていますが、砂で満たされたフラスコの代わりに、砂の硬化した「シェル」によって成形キャビティが形成されます。使用する砂は砂型鋳物砂よりも細かいもので、樹脂を混ぜて型で加熱して型の周りを殻状に固めます。樹脂とより細かい砂のおかげで、より細かい表面仕上げが得られます。このプロセスは簡単に自動化でき、砂型鋳造よりも正確です。鋳造される一般的な金属には、鋳鉄、アルミニウム、マグネシウム、銅合金などがあります。このプロセスは、小型から中型の複雑なアイテムに最適です。
インベストメント鋳造
インベストメント鋳造 (当技術分野ではロストワックス鋳造として知られています) は、数千年にわたって実践されてきたプロセスであり、ロストワックスプロセスは既知の金属成形技術の中で最も古いものの 1 つです。蜜蝋がパターンを形成した 5000 年前から、今日のハイテクワックス、耐火材料、特殊合金に至るまで、鋳物は精度、再現性、多用途性、完全性という重要な利点を備えた高品質の部品の製造を保証します。
インベストメント鋳造の名前は、パターンが耐火材料で埋め込まれる、または囲まれるという事実に由来しています。ワックス パターンは、型の作成中に発生する力に耐えるほど十分な強度がないため、細心の注意が必要です。インベストメント鋳造の利点の 1 つは、ワックスを再利用できることです。
このプロセスは、さまざまな金属や高性能合金からネットシェイプ部品を繰り返し生産するのに適しています。このプロセスは一般に小型の鋳物に使用されますが、航空機のドアフレーム全体の製造にも使用されており、最大 300 kg の鋼鉄鋳物と最大 30 kg のアルミニウム鋳物が製造されています。ダイカストや砂型鋳造などの他の鋳造プロセスと比較すると、高価なプロセスになる可能性があります。ただし、インベストメント鋳造を使用して製造できるコンポーネントには複雑な輪郭を組み込むことができ、ほとんどの場合、コンポーネントは最終形状に近い形で鋳造されるため、一度鋳造した後の再加工はほとんどまたはまったく必要ありません。
鍛造により、同等の鋳造部品や機械加工部品よりも強い部品を製造できます。鍛造プロセス中に金属が成形されると、その内部の粒子テクスチャが部品の全体的な形状に従うように変形します。その結果、組織の変化が部品全体で連続的になり、強度特性が向上した部品が得られます。さらに、鍛造は鋳造や製造よりも低い総コストを実現できます。調達からリードタイム、再加工までの製品のライフサイクルで発生するすべてのコストを考慮し、スクラップのコスト、ダウンタイム、その他の品質上の考慮事項を考慮すると、鍛造の長期的なメリットが短期的なコスト削減を上回る可能性があります。鋳造または製造が提供する可能性のあるもの。
一部の金属は冷間鍛造される場合がありますが、鉄と鋼はほとんどの場合熱間鍛造されます。熱間鍛造は、冷間成形によって生じる加工硬化を防ぎます。これにより、部品の二次加工作業が困難になります。また、状況によっては加工硬化が望ましい場合もありますが、一般的には熱処理などの他の硬化方法の方が経済的であり、制御も容易です。ほとんどのアルミニウム合金やチタンなど、析出硬化を受けやすい合金は、熱間鍛造してから硬化することができます。
鍛造品の製造には、機械、工具、設備、人員に対する多額の資本支出が伴います。熱間鍛造の場合、インゴットやビレットを加熱するための高温炉（鍛造とも呼ばれます）が必要です。巨大な鍛造ハンマーやプレス機のサイズと、それらが製造できる部品の多さ、そして高温の金属を扱う作業に内在する危険性のため、作業を行うために特別な建物が必要になることがよくあります。落とし鍛造作業の場合、ハンマーによって発生する衝撃と振動を吸収するための措置を講じる必要があります。ほとんどの鍛造作業では金属成形金型が使用されます。この金型は、ワークピースを正確に成形するため、また、それに伴う膨大な力に耐えるために、精密に機械加工され、慎重に熱処理されなければなりません。
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