鋳鉄製品におけるガス気孔の60%以上を占める浸透性ガス気孔は、鋳造工程において最も一般的で厄介な気孔です。サイズが大きく、内壁が滑らかなのが特徴で、主に鋳物の表面層に発生し、一度発生すると修復が困難です。本稿では、その根本原因から着想を得て、浸透性ガス気孔を防止するためのコア戦略を体系的に整理し、気孔不良率を8%未満に低減する方法を解説します。

I. 基本原理：浸透性ガス多孔性はどのようにして鋳造品に浸透するのか？

浸透性ガス多孔性の本質は、高温溶融金属の作用によって砂型や中子から発生するガスにある。鋳型と金属の界面におけるガス圧が溶融金属の流動抵抗を超えると、ガスは強制的に溶融金属に押し込まれる。ガスは時間内に浮き上がって排出されず、最終的に凝固中に鋳造品内部に閉じ込められる。

II．ガス発生源を遮断する – 鋳型砂および中子砂からのガス発生を抑制する

• 鋳型砂の水分含有量を厳密に管理する

  生砂の水分含有量は過剰であってはならず、特にアルミニウム合金鋳造においては、生砂の水分含有量は6.0%以下に抑える必要がある。水が蒸発すると体積が数千倍に膨張し、鋳型と金属の界面で瞬間的にガス圧が急上昇する。鋼鋳物用の鋳型砂の水分含有量は5.5%を超えてはならず、ダクタイル鋳鉄鋳物の場合はさらに厳格な管理が求められる。

• ガス発生物質を制限する

  石炭粉や重油などのガス発生性物質の含有量は適切に管理する必要がある。過剰に添加すると、利点どころか悪影響をもたらすからである。

  型紙作成時や金型修理時には、局所的な過剰な湿気を避けるため、水ブラシの使用を最小限に抑えてください。

  フラン樹脂砂から発生する窒素および水素分解ガスは、アルミニウム合金鋳造品の浸透性気孔の主な原因である。低窒素バインダーを代替として採用することができる。

• 徹底した乾燥品質を保証します

  乾燥型および表面乾燥型は、完全に乾燥させなければなりません。乾燥後、速やかに型を組み立てて注湯を行い、水分の再吸収やガスの吸着を防ぐため、長期間保管してはなりません。この要件は、大型鋳造品の製造において特に重要です。水分の再吸収は、それまでのすべての作業を無駄にしてしまいます。

• 寒気とチャプレットは、"Three いいえ's"基準を満たさなければなりません

  錆、油汚れ、湿気がなく、完全に乾燥した状態に保たれていること。 

III．通気路の詰まりを解消し、カビの透過性を向上させる

1. 金型の圧縮度を適切に制御する

   圧縮度が高いほど、透過性は低下し、ガスが浸透する空隙が発生しやすくなります。金型の強度を確保しつつ、圧縮度はできる限り低く抑えてください。

   位置	圧縮要件	理由
   型壁、型枠	比較的密度が高い	持ち上げや取り扱い中に金型が崩壊しないよう、十分な強度を確保してください。
   砂型の下部	上部よりも密度が高い	溶融金属による侵食衝撃に耐える
   金型キャビティ表面	比較的密度が高い	溶融金属による摩耗に耐える
   金型キャビティから離れた領域	比較的緩い	ガスの排出を容易にする

2. 多数の通気孔を開ける – シンプルながら最も効果的な対策

   上型を突き固めて平らにした後、通気孔針で通気孔を開ける。針の直径は2mmから8mmで、1平方デシメートルあたり4～5個以上の穴を開ける。

   穴の深さは、パターン表面から2～10mm離れているものとする。

   盲孔は鋳造部の上部に開け、開口孔は金型キャビティの最高点に配置するものとする。

   ガス排出を妨げないようにするため、すべての通気口の総断面積は、すべての入口の総断面積以上でなければならない。

3. コアベント – 最優先事項

   コアタイプ	換気計画
   シンプルな小径	中央の位置に通気孔を開ける
   複雑な形状のコア	高温で燃焼してガス通路を形成するワックス糸または藁のロープを埋め込む。
   重厚な長方形の芯	砂層の厚さを減らすために内部にコークス／スラグを充填し、コアプリントに開けられた通気孔を内部空洞に接続する。
   長い円筒形の芯	鉄管を芯材とし、管に放射状に小さな穴を開け、外側に藁縄を巻き付ける。

   
   

1. 注ぎ温度を適切に上げる

   注湯温度を上げると、溶融金属の粘度が低下して流動性が向上します。また、表面層の形成時間が長くなるため、浸透したガスが上方に浮上して排出されるのに十分な時間が確保されます。アルミニウム合金は特に影響を受けやすく、低温注湯ではほぼ確実にガス気孔欠陥が発生します。

2. 注ぎ込み速度を落とし、スムーズな金型充填を実現する

   過度に速い注湯はガスを巻き込み、閉じ込められた空気を発生させる一方、砂型コアではガスを時間内に排出することができません。推奨事項：

   溶融アルミニウムが砂型コアを覆う速度を遅くする。

   お玉と湯口カップの間の距離を最小限にする。

   渦の発生を防ぐため、円錐形のスプルーカップを平らな楕円形のものに交換してください。

   溶融金属が衝撃なくスムーズに金型キャビティを満たすように、ランナーに急な曲がりが生じないようにしてください。

3. スプルーの高さを上げる

   これにより溶融金属の静圧が上昇し、ガスの浸透に対する抵抗力が増します。これは製造現場でしばしば見落とされがちな、簡単な調整です。

砂型表面に、ガス発生量が少なく透過性が低いコーティングを施し、溶融金属と鋳型砂の間にガスバリアを形成して、ガスが鋳型キャビティに浸透するのを防ぎます。

鋼鋳物の表面下ピンホールの発生を防ぐには、鋳型砂に適切な量の石炭粉または重油を添加し、鋳型と金属の界面に還元性の絶縁ガス膜を形成させます。同時に、鋳型砂の含水率を5%以下に抑え、透水性を200以上に維持する必要があります。この条件を満たした上で、Xinda鋳物コーティングを添加することで、防気孔効果が著しく向上します。

Xindaシリーズの鋳型コーティングは、気孔防止生産のニーズに合わせてカスタマイズされています。超低ガス発生量と緻密な皮膜形成特性により、通常のコーティングよりも密度の高いガス遮断層を形成し、鋼鋳物の浸透性ガス孔や表面下ピンホールの発生を効果的に抑制します。粘土砂、フラン樹脂砂、コールドボックスコアプロセスに対応し、Xindaコーティングは石炭粉や重油と組み合わせることで、ガス欠陥による不良率を低減し、鉄鋼鋳物の表面仕上げと歩留まりを大幅に向上させます。