鋳造方法の選び方｜砂型・金型・ロストワックスを比較

鋳造方法は材質・数量・形状・精度・初期費用から絞り込む

方法選定では、一つの長所だけで決めると後工程で無理が生じます。たとえば表面をきれいにしたいという理由だけで型費の高い方法を選んでも、生産数量が少なければ、製品1個当たりの負担が大きくなります。

材質と溶湯温度から対応可否を確認する

鋳鉄、鋳鋼、アルミニウム合金、銅合金などでは、溶解温度や凝固特性が異なります。鋳造メーカーごとに得意な材質と保有設備が違うため、材質記号だけでなく必要な機械的性質や使用環境も伝えます。

数量と製品寿命から型への投資を考える

少量品では、型を簡素にできる砂型が候補になりやすくなります。一方、繰り返し生産する製品では、耐久性のある金型を使うことで工程が安定します。ただし適しているかどうかは形状や大きさによっても変わるため、1回あたりの数量だけでなく、年間数量と継続年数も共有することが大切です。

精度と表面は後加工を含めて評価する

鋳肌のままで使う面と、切削する基準面を分けます。鋳造だけで厳しい公差を狙うより、必要箇所に加工代を設けて機械加工で仕上げた方が合理的な場合があります。

砂型・金型・ロストワックスの違いを比較する

各製法には向く条件と制約があります。下表は初期検討の目安であり、最終判断は材質、寸法、肉厚、品質要求を含む個別検討が必要です。

砂型鋳造は大型品・少量品・多様な材質で検討しやすい

砂型鋳造は、砂で作った鋳型へ溶湯を注ぐ方法です。木型や樹脂型を使って砂型をつくる方式が一般的ですが、造型の方法にはほかにも複数の選択肢があります。

中子で内部の空洞を作れる

中子を配置すれば、配管部品やケーシングのような内部空間を持つ形状も成形できます。一方で中子の支持、ガスの排出、砂落としを考えた設計が必要です。

鋳肌と寸法のばらつきを図面に反映する

砂粒や造型条件の影響を受けるため、金属製の型を使う方法と比べて鋳肌が粗くなりやすく、寸法にも幅が生じます。重要面には加工基準と加工代を設定し、鋳放しの面に、必要以上に厳しい公差を設定しないことが重要です。

金型鋳造は反復生産と工程安定を重視する場合に向く

金型鋳造は、耐熱性のある金属製の型へ溶湯を重力などで充填し、同じ型を繰り返し使用する方法です。砂型より初期投資が大きくなる一方、条件をそろえた反復生産に適します。

抜き勾配と凝固方向を考えた形状にする

製品を型から取り出せる抜き勾配が必要です。また、厚肉部へ熱が集中すると引けが生じやすいため、肉厚変化を緩やかにし、湯口や押湯を含めて凝固を制御します。

ダイカストとは充填方式と設備が異なる

一般的な重力金型鋳造と、溶湯を高速・高圧で金型へ充填するダイカストは同じではありません。薄肉や高い生産性を求める場合はダイカストも候補ですが、設備、型構造、内部品質の考え方を別に比較します。

ロストワックスは複雑な形状や部品の一体化で強みを発揮する

ロストワックスは、ワックス模型の周囲に耐火材を形成し、ワックスを除去した空間へ溶湯を注ぐ精密鋳造法です。細かな形状や複雑な曲面を作りやすく、複数部品の一体化を検討できる場合があります。

形状の自由度と工程上の負担を合わせて評価する

切削しにくい形状や複雑な外形に適しますが、模型の製作、組立、コーティング、脱ろうなど工程が多くなります。その形状をつくれるかどうかだけでなく、数量と品質管理まで含めた総費用で比較します。

重要寸法は基準面と測定方法を合意する

精密鋳造でもすべての寸法を加工品と同等に管理できるわけではありません。基準面、機能寸法、幾何公差、測定治具の要否を明確にし、必要箇所だけ後加工する設計が有効です。

図面と製造条件をそろえると製法を比較しやすくなる

鋳造メーカーへ相談するときは、図面だけでなく使用条件と生産計画を伝えます。鋳造の基本的な工程を整理したい場合は鋳造の記事一覧、用語を確認したい場合は「鋳造の専門用語解説」もあわせてご覧いただくと、打ち合わせが進めやすくなります。

見積り依頼に含めたい情報を整理する

候補となる製法を1つに決めきれない場合は、要求条件を示したうえで代替案を求める方法があります。メーカーが湯口や押湯の配置（方案）の変更や、加工範囲の見直しを提案できる余地を残します。

• 2D図面と3Dデータ、材質、熱処理、表面処理
• 試作数量、月間・年間数量、継続予定
• 重要寸法、鋳肌の要求、気密性などの機能要求
• 機械加工、検査、証明書、梱包の範囲
• 現行品がある場合は不具合内容と変更可能範囲