2019年3月18日更新

プロジェクトに至った背景・経緯

鋳造は自動車を始めとする我が国産業の基盤技術である。鋳造業のコスト競争力の最大の課題は鋳造歩留りの向上であるが、この４０年間、業界努力にも関わらず平均で５０％程度に留まっていると推定される。鋳鉄年間生産量４００万トンのために２倍の８００万トンの材料溶解が必要で、極めてエネルギー消費量が高く他加工法や海外との価格競争力の低下をきたしている。この状況打破のため革新的な鋳造法開発の一つとして押湯給湯効率を高めて押湯を削減することがある。本開発では新規な発想に基づく新押湯方式を開発することで、押湯を半減し、鋳造歩留りを大幅に向上させることを目指した。

研究開発のポイント

押湯量が削減できない原因としては、①給湯距離が長くなり給湯効率の低いサイド押湯を用いることが多い。②凝固モジュラスの点で効率の悪い円柱状押湯が一般的に用いられている。③給湯効率の高い揚り押湯に用いる押湯スリーブ方式は、高価で適用率が低い。
本開発では、給湯効率の悪いサイド押湯から、効率のよい揚り押湯への変更が容易にできるように、安価に適用でき、かつ給湯効率の高い押湯スリーブの開発を目指した。また、押湯スリーブの形状についても、凝固モジュラスの面から効率の良い形状を検討した。

研究開発の具体的な成果

今回開発された断熱押湯スリーブの特徴は次ぎの通りである。
１）通常の押湯より保温性が高く、約５０％押湯重量を低減できる。この結果、鋳造歩留りは１０％以上の向上となる。
２）スリーブ材料は一般の珪砂を骨材とし（特殊砂の使用も可能）、成型方法も容易で生産性が高いので、安価に供給が可能である。
３）スリーブ材が鋳物砂に混入しても同一珪砂であるので、従来から危惧されてきた鋳造欠陥などへの影響はほとんどない。
４）揚り押湯のみでなく、サイド押湯にも適用可能であることを別実験で確認している。

利用イメージ、今後の活用が見込める分野・製品等

鋳造品を製造する際の押湯部分への新規適用。

今回開発された断熱押湯スリーブを用いた断熱押湯方式は、押湯の形状効果と相まって高い保温性を実現し、高い給湯効果により実際の鋳造量産品でも引け巣不良が防止できることを確認できた。
本開発の断熱押湯スリーブは、従来の発熱型の押湯スリーブに近い保温性を有しており、揚り押湯方式で安価に適用ができ、また従来のサイド押湯方式をこれに転換することで、押湯サイズを半減することができる。これにより、鋳造歩留り向上目標１０％をほぼ達成することができた。