コラム

砂（シリカ砂、ジルコン砂、クロマイト砂など）

鋳造用中子には、様々な種類の砂が使用されています。それぞれの砂には特性があり、用途や求める品質によって使い分けられます。

珪砂（シリカ砂）

最も一般的に使用される砂です。入手しやすく安価ですが、熱膨張しやすいという欠点があります。この欠点を補うために、添加物を加えて使用されることが多いです。

ジルコンサンド

熱膨張率が極めて小さく、耐火性・結合力に優れており、変形しにくいため、高精度な鋳物に適しています。

クロマイトサンド

熱膨張率が小さく、耐火性も高いのが特徴です。焼付きなどの欠陥を防止し、冷却性能にも優れているため、様々な鋳造法に対応できます。

これらの砂は、鋳物の品質や製造コストに大きく影響するため、目的とする製品に合わせて最適な材質を選択することが必要です。

金属（鋳鉄、鋼、アルミニウム合金など）

鋳造用中子には、鋳鉄、鋼、アルミニウム合金といった金属材質も用いられます。これらの金属製中子は、高い強度や耐熱性が求められる場合に適しています。特に、鋳造する母材と同じ金属や、それに近い融点を持つ金属が選ばれることが多いです。

中子材質	主な特性	用途例
鋳鉄	高い強度、良好な鋳造性	大型の鋳物、複雑な形状の中空部
鋼	優れた強度、靭性	高温・高圧環境下での使用、精密な鋳物
アルミニウム合金	軽量性、良好な熱伝導性、耐食性	アルミ鋳物の中空部、熱交換器部品

金属中子は、鋳造プロセス中に溶湯の熱や圧力に耐える必要があります。そのため、材質選定においては、母材との反応性や、鋳造後の取り出しやすさ（離型性）も大切です。鋳造する金属の種類や要求される品質に応じて、最適な金属材質が選択されます。

セラミックス（アルミナ、ムライトなど）

セラミックス製の中子は、その優れた耐熱性から、特に高温での鋳造に適しています。アルミナやムライトといった素材は、高い融点と化学的安定性を持ち合わせており、溶湯との反応が少なく、鋳物の品質低下を防ぎます。

セラミックス材質	主な特性	適した用途例
アルミナ	高い耐熱性、耐摩耗性、化学的安定性	高温鋳造、特殊合金鋳造
ムライト	高い耐熱性、熱衝撃抵抗性、低熱膨張率	高温鋳造、精密鋳造

これらのセラミックス製中子は、通常の砂型鋳造やシェルモールド法とは異なり、より専門的な製造プロセスを必要とすることがあります。しかし、その高い性能により、要求される精度や品質が厳しい製品の製造においては、非常に有効な選択肢となります。

その他の材質（樹脂系、特殊配合砂など）

鋳造用中子には、前述の珪砂や特殊砂以外にも、特定の用途や要求性能に応じて様々な材質が用いられます。特に樹脂系の材料は、中子の結合材として、あるいは特殊な配合砂として利用されることが多いです。

例えば、シェルモールド法で用いられるシェル中子は、珪砂にフェノール樹脂などの合成樹脂をコーティングし、加熱することで固形化させます。この樹脂コーティングされた砂（RCS：レジンコーテッドサンド）は、高い強度と寸法精度、そして良好な鋳肌を実現可能です。樹脂の種類や配合比率を調整することで、硬化温度や熱分解特性を制御し、精密な鋳造を可能にします。

また、添加剤として使用される材料も、中子の性能を左右する要素です。例えば、鋳肌の平滑性向上や、鋳造時のガス発生抑制、さらには鋳型からの砂の剥離を容易にする目的で、澱粉や石灰粉、籾殻などが配合されることもあります。これらの添加剤は、砂型鋳造の品質向上に貢献しますが、一方で強度低下などの副作用が生じる可能性もあるため、慎重な選定と配合が求められます。

これらの樹脂系材料や特殊配合砂は、それぞれに特有のメリット・デメリットを持ち合わせており、目的とする鋳物の形状、要求される精度、生産ロット数、そしてコストなどを考慮して、最適な材質選定が重要です。

小ロット・小物製作への対応力

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