ライザースリーブ設計の基本原則

鋳造用ライザースリーブは、主に鋳鋼部品に使用されます。厚くて大型のねずみ鋳鉄およびダクタイル鋳鉄部品の一部にのみ使用されます。溶融金属の冷却および凝固プロセス中に、体積が収縮します。鋳物の体積収縮は、線収縮の約3倍です。したがって、鋳鋼の体積収縮は通常3～6％、ねずみ鋳鉄の体積収縮は2～3％と見なされます。ただし、ねずみ鋳鉄およびダクタイル鋳鉄の凝固中の黒鉛化膨張により、ある程度の体積収縮が相殺されます。したがって、壁の厚さが均一で、鋳型が非常にコンパクトな場合は、通常、ライザースリーブは必要ありません。鋳物の体積収縮が補償されない場合、鋳物の表面または内部に引け巣、窪み、または気孔が形成されます。ひどい場合には、鋳物が廃棄されることがよくあります。

ライザースリーブの寸法計算の原則は、まず溶湯の補正量を計算することです。この溶湯は通常球体と仮定し、その直径（d₀と表記）をライザースリーブの計算に使用します。ライザースリーブを用いた鋳物の有効供給距離は、Lで示される一定の範囲で定義されます。板厚hの板状部品の場合、Lは通常3～5hです。棒状部品の場合、L = (25～30)√h（hは鋳物の厚さ）となります。

ライザースリーブサイズの基本計算方法

最も一般的な方法は次のとおりです。ライザースリーブの直径D = d₀ + h

その理由は、ライザースリーブと鋳物は同じ速度で凝固すると仮定しているためです。凝固プロセスは鋳物の両面から内側に向​​かって進行します。鋳物が完全に凝固すると、ライザースリーブは同じ厚さまで凝固します。この時点で、中央に空洞の収縮空洞が残り、その容積は供給球の体積と正確に等しくなります。この溶融金属は、凝固中に鋳物に供給されます。

鋳物にホットスポットが存在する場合、hはホットスポットの直径Tに置き換えられます。つまり、D = d₀ + Tとなります。

ライザースリーブ設計におけるもう一つの重要な部分は、ライザースリーブネックです。ライザースリーブネックは、ライザースリーブと鋳物との接続経路であり、ライザースリーブ内の溶融金属はライザースリーブネックを通して鋳物に供給されます。そのため、ライザースリーブネックの断面積には要件があります。一般的に、ライザースリーブネックの直径はdⱼ = (0.6~0.8)Tとされます。

ライザースリーブの高さH = (1.5~2.5)D。高さHは、送り込みが必要な領域の高さよりも高くする必要があります。そうでないと、鋳物がライザースリーブまで送り込む逆送りが発生し、回避する必要があります。

その他の計算方法

一般的に用いられる経験的な計算方法は、供給が必要な溶融金属の量を計算することなく、ホットスポット円の直径に係数を直接乗じる方法です。例えば、

シンプルな鋳造：D = (1.05~1.15)T。形状が単純で、ホットスポットが比較的集中している。

複雑な鋳造：D = (1.40~1.80)T。例えば、多数のリブが鋳造部品の残りの部分と接続する複雑な形状。

中間型：D = (1.15~1.40)T、上記 2 つの中間に該当します。

鋳造生産条件は大きく変化し、多くの要因が絡み合うため、すべての計算式は近似値で条件付きになります。多くの場合、単一の計算式があらゆる状況に適用できるとは限りません。そのため、計算式には、ユーザーがそれぞれの状況に応じて選択できるよう、幅広い値を持つ係数が含まれていることがよくあります。

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