鋳鉄鋳物の欠陥とその対策

近畿コークス販売株式会社・大阪ガス株式会社総合研究所／　溶解ノート

国際鋳物技術委員会で、鋳物欠陥の分類がなされている。これによれば、外観的分類として、①鋳張り、出っ張り、②巣、③割れ、④鋳肌不良、⑤湯回り不良、形状不完全、⑥寸法不良、形状不良、⑦介在物・材質不均一の７種類に分けられている。

これらの欠陥は、設計によるもの、使用材料によるもの（溶解材、砂など）、作業によるもの（溶解、調砂、造型、注湯、仕上げなど）、鋳造方案によるものなどであるが、同じ欠陥でもその成因は異なることが多い。

下表に、一般的に多く出現する鋳物欠陥とその特徴を示す。鋳物の材質によって、欠陥の形態もやや異なったものになるが、本質的にはまったく同じと考えてよい場合が多い。

INDEX<鋳物の欠陥>

普通鋳鉄鋳物

球状黒鉛鋳鉄鋳物

き裂

略図

原因

割れはひけ割れとひずみ割れとに大別される。

前者には鋳物の凹部の鋭い角隅部にあらわれる。割れの隅はいろいろあるが、形はあまり鋭くない。
後者には高温時に発生するものと低温時に発生するものとある。いずれも凝固収縮時における肉厚相違に基づく冷却速度の相違によるものである。熱間割れは鋭くなく不連続の場合が多く、冷間割れは比較的長く連続している。

特徴

ひけ割れは、凝固の進んだ部分が収縮する際、まだ凝固していない部分を引張るために起こる。
さらに凝固が進むとさらに大きくなる。

ひずみ割れは肉厚の不均衡などにより鋳物の各所に機械的応力が発生したり、鋳型中子の突張りなどにより鋳物に収縮時応力が発生したために生ずる。また湯口や押湯が冷却の不同を起こさせることによる場合もある。また解枠が早すぎると生ずる。

対策

ひけ割れに関しては、(a)肉の交差部には冷し金を使用する。(b)鋳型内にはできるかぎり各所から溶湯を入れる。(c)鋳込み時間を短くする。(d)鋳型の鋭角はさけて適宜な面をとる。図１－(15)はホットスポットをなくし割れを防止するため鋭角部を改めた例を表わす。

ひずみ割れに関しては次のような注意を払う。すなわち(a)設計的に各部を平均した肉厚にする。(b)これがさけられない場合には肉厚部を冷すか製造方案を変える。(c)できるだけ大きな面をとる。(d)補強リブを設ける。(e)中子の心金を鋳込み作業後できるだけ早いうちに切断する（とくに大物）、(f)崩壊性のよい砂を使う、（g）鋳型内徐冷を励行し早く解枠しない。
図１－(16)はホイールの鋳物であるが、設計が悪いのでアームが割れやすい。外周から鋳込み、ボス部に冷し金をあてて割れを防止する。図１－(17)は５トン／個の大物ブロワケーシングの鋳物を示す。吐出口の割れた例であるが付け根の面を大きくし、また補強リブをつけて割れを防ぐ。