成果報告書詳細
管理番号20130000000338
タイトル平成22年度-平成24年度成果報告書 省エネルギー革新技術開発事業 実用化開発 鋳造歩留りを飛躍的に向上させる次世代型鋳造法の研究開発
公開日2013/6/22
報告書年度2010 - 2012
委託先名浜北工業株式会社 藤和電気株式会社 有限会社ファンドリーテック・コンサルティング
プロジェクト番号P09015
部署名省エネルギー部
和文要約従来技術の問題点は、鋳造のための方案要素の考え方にある。方案要素の、湯口-湯道-押湯-製品の割合は、およそ15%-10%-25%-50%である。従来の鋳造歩留り向上施策は、押湯を削減することに注力されてきたが、その効果はほとんど見えない。ここで、本当に全ての方案要素が必要かどうかを考えてみる。湯口と湯道は溶湯を鋳込むために必要、押湯は製品の健全性のため必要である。湯口と湯道は溶湯を鋳込むために必要であるが、鋳込む過程でのみ必要で、その後は不要な要素である。
この点が本開発技術の発想の原点である。つまり、注湯時に最初から湯口と湯道の分だけ減量して鋳込み、その後空気加圧によって溶湯を製品と押湯の部分に充填すればよいことになる。
さらに、実際の高速自動造型ラインに対応するためには、この溶湯充填工程を短時間で完了させる必要がある。そこで、砂を吹込んで充填された溶湯の逆流を速やかに止める工程を考案して実用化を目指した。
この方法を実現するには、減量注湯の精度、空気加圧の安定性、砂吹込みの安定性、高速自動造型ラインとの同期などの課題を解決する必要がある。本開発では、鋳造メーカーと自動注湯機メーカー及び技術コンサルティング会社の3社の合同プロジェクトとして、NEDO研究費を申請して2年半の歳月をかけてほぼ量産可能な技術として完成した。
具体的開発課題としては、1)基本装置の開発、 2)基本工程の加圧・砂吹込み条件の決定、 3)注湯精度の安定化、 4)量産ライン機の開発、 5)量産ライン機による鋳造実験、 6)品質保証体制の確立、 7)汎用的実用化技術の確立、からなり、単に装置の開発のみではなく、実際の高速鋳造ラインでの生産を可能にする総合的な技術開発として進めた。
この結果、2年目までにタクト35秒のモデルライン(A)に対応可能な1号機を完成させた。次の3年目では、タクト16秒のモデルライン(B)に対応可能な2号機を完成させた。これらを用いて本開発技術の量産適用性を確認した。また、他工場のモデルライン(C)においても適用可能性を確認した。
本開発技術の効果は、目標の25%の溶湯削減に対し若干未達で約20%であったが、今回適用を検討したモデルライン(A)(B)で、湯口と湯道を削減することができた。今後は残された押湯の削減技術を確立する。
英文要約Title:Research and development of next-generation casting method to dramatically improve the casting yield (FY2010-FY2012) Final Report.

The average casting yield of cast iron in sand mold is about 50%. Namely it means the production of one ton casting requires two tons of melting. The situation of the casting yield in this field almost has been remained same after the year of 1960 in Japan and also in the world. The casting yield is defined as casting weight / poured weight, as the result the rest of poured weight except for casting is returned to melting. That is very low energy efficiency.
The major problem of the present casting technologies is gating system. It is compose of pouring sprue - runner - riser - casting and the ratio is ordinary 15% - 10% - 25% - 50%. Historically the improvement effort was to reduce riser volume. However, almost no successful effect was achieved. Here we reconsider whether all the gating elements are really required for casting process. The riser is required to keep the soundness of the casting. The sprue and runner are required to let the melt flow into the casting just only during pouring process.
This is the origin of the idea for this development. We changed the pouring procedure completely from conventional one. When pouring, the melt with reduced weight equivalent to sprue and runner are is poured first, and after that the melt is filled into the casting cavity using compressed air. This is a very simple process.
Next problem is to get the adaptability for high speed automated molding line. The solution is to use the filling material to stop reverse flow of the melt from the casting cavity by blowing it with compressed air.
To realize this process some elemental technologies are required. These are high pouring accuracy, stability of air-pressurization, stability of blowing filling material, synchronization to high speed automated molding line. For this development three companies which are cast iron foundry, equipment maker for automatic pouring and technology consulting company got together to form joint project.
The concrete development assignments are 1)development of fundamental equipment, 2) determi- nation of the conditions for air-pressurization and blowing of filling material, 3)stability of pouring process, 4)development of equipment for mass production, 5)production test, 6)establishment of quality assurance, 7)establishment of universal adaptability of the developed process.
After three years effort two equipments are completed. One is for model line (A) with the production speed of tact time 35 seconds, another is for model line (B) with the production speed of tact time 16 seconds. The adaptability of the developed equipments is confirmed by repeated production tests. Also in model line (C) which is producing different castings the adaptability of this process was verified.
The achievement is the reduction of approximately 20% of the melt using this process. For model line (A) and (B), the reduction of sprue / runner.
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