I. しわとは何か

しわは、鋳造品に発生する特殊な表面欠陥です。鋳造表面に不規則な粗粒状または隆起状のしわとして現れ、通常は深い網目状の溝を伴います。この欠陥は、クロム、ケイ素、マンガンなどの酸化しやすい元素を含む薄肉合金鋼鋳物の上面および垂直面、厚肉球状黒鉛鋳鉄鋳物の上面、遠心鋳造球状黒鉛鋳鉄管の内壁、および断面形状が大きく変化するマグネシウム合金鋳物の上面によく発生します。

II. しわの見分け方

現場での識別は目視検査に依存しており、この欠陥は他の表面欠陥と容易に区別できます。深い網目状の溝を伴うしわは、ダクタイル鋳鉄およびマグネシウム合金鋳物に特有のものです。合金の種類によって、通常のしわと区別することができます。

III．しわの形成メカニズム

1. マグネシウム処理された球状黒鉛鋳鉄中に生成される化合物（酸化物、硫化物、ケイ酸塩など）は、溶融金属中に薄膜状に分散する。これらは取鍋内でゆっくりと浮遊し、注湯時に溶融金属とともに鋳型に入り込み、鋳物の上面に上昇する。遠心鋳造の場合、これらの化合物は鋳物の内壁に蓄積する。

2. マグネシウム合金は酸化しやすい性質を持つ。溶解・注湯時に適切な保護を行わないと、溶融金属の表面に厚い酸化膜が形成され、溶融金属とともに鋳型内部に流れ込む。鋳型内部で流路が広い状態から狭い状態へと変化すると、酸化膜が鋳造品の上面に集積し、しわが発生する。

3. 合金鋼中の酸化しやすい元素は、注湯および鋳型充填中に酸化される。

4. 一般的なしわは、溶融金属の高粘度、低い注湯温度、過度に遅い注湯速度、注湯中の金属の酸化、溶融金属と金型壁との反応によって発生するガス、および金型の温度が過度に低いことによって引き起こされます。

IV．しわの予防に効果的

1. 球状黒鉛鋳鉄の溶解には高品質の原料を使用し、溶銑中の硫黄分、ガス、介在物を低減する。球状化を確実に行うという前提でマグネシウムの添加量を減らす。溶銑の炭素含有量と炭素当量を調整し、球状化温度を適切に上昇させ、接種処理を強化することで、溶銑の粘度を下げ、流動性を向上させる。スラグ保持効果の高い取鍋を採用する。注湯前に溶銑を取鍋内で十分な時間静置し、スラグと介在物が完全に浮上するようにする。

2. マグネシウム合金は、溶融金属の酸化を防ぐため、保護雰囲気下で溶解・注湯する。注湯位置と湯口系は、溶融金属が鋳型キャビティ内を迅速かつスムーズに充填し、充填経路を短縮するように設計する。真空吸引鋳造法を採用することも可能である。

3. 酸化しやすい元素を含む合金鋼は、還元雰囲気または中性雰囲気下で鋳造する。

4. 合金組成を調整して流動性を向上させ、注湯温度と注湯速度を適切に上げて、注湯中の金属酸化を防ぐ。鋳型壁と溶融金属との化学反応を防ぐため、砂とコーティングの組成を最適化する。溶融金属を取鍋内に十分な時間保持し、スラグ保持力を強化する。鋳型鋳造の場合は、鋳型の温度を適切に上げる。

5. ゲートシステムにフィルターとスラグトラップを設置し、スラグや酸化膜を捕捉する。

しわ欠陥は、主に酸化膜やスラグの蓄積、および溶融金属の流動性不足によって引き起こされます。しわの発生メカニズムは、鋳造材料によって異なります。原材料の管理、溶融保護、湯口システムの最適化、およびプロセスパラメータの調整により、しわ欠陥を効果的に低減し、鋳造品の表面品質を安定させることができます。