内燃機関超基礎講座 | 砂型鋳造——手間はかかるが精密度はピカイチの製法

エンジンのような大物重量物の鋳造ではケイ砂が使われる。一般的なのは液体樹脂と硬化剤とに分かれた2液硬化性樹脂を混ぜた砂であり、これを金型に入れて成形する。

砂型は、製品の形状から遡り、無理がないよう何分割かの状態で造られる。それを重ね合わせて冷却水路や吸排気ポートなどの形状を造り込む。

中子もこのように砂で造られる。焼き固められた状態で静かに搬送しないと型が損傷を受けてしまう。写真は型を積み上げてエンジン全体のサンドパッケージにするときの様子。

すべての型を重ねたら溶湯を注入する。この写真は溶湯の重さで自由落下させる重力鋳造。溶湯を注ぎながらガス抜きが行なわれ湯を型の隅々までまわす。

砂型を使うと鋳物肌には砂つぶ状の細かい凹凸が形成されるが、エンジンでは問題にならない。このように細いリブの複雑な形状でも再現できる精密性が特徴。

マツダはコスワース鋳造を導入していたが、研究を重ねて独自の砂型鋳造法を完成させた。スカイアクティブ系は全量が砂型である。

ガソリンは12、ディーゼルは13の中子を組み合わせて、このようなサンドパッケージにする。ここに溶湯を注いで硬化させる。

3階建てに12部屋並んだ冷却室。鋳込んで500°Cまで温度が下がったところで冷却プレートを外す。気泡を混ぜたシャワーの気化熱で冷却し、振動で砂をふるい落し、機械加工の工程へ送る。冷却時間も含め3時間の工程。

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