金属部品の作り方には、大きく分けて「鋳造(ちゅうぞう)」と「鍛造(たんぞう)」があります。名前は似ていますが、作り方も、出来上がる部品の性質も大きく異なります。今回は、部品の調達や設計に関わる方に向けて、両者の違いと使い分けの考え方を分かりやすくご紹介します。
鋳造とは——溶かして、型に流し込む
鋳造は、金属を溶かして型に流し込み、冷やし固めて形を作る方法です。複雑な形状や中空の形状、大きな部品を一度に作れること、量産時のコストを抑えやすいことが持ち味で、エンジンブロックやマンホールの蓋など、身の回りの多くの製品に使われています。
一方で、溶けた金属を固める性質上、内部に「巣」と呼ばれる小さな空洞や、組織のばらつきが生じることがあります。このため、強い衝撃や繰り返しの力がかかる用途では、設計上の注意が必要になります。
鍛造とは——熱して、叩いて、鍛える
鍛造は、熱した金属の塊に金型で強い力を加えて成形する方法です。日本刀の刀鍛冶が鉄を打って鍛えたように、叩くことで金属内部の組織が締まり、さらに「鍛流線(メタルフロー)」と呼ばれる金属組織の流れが、部品の形に沿って連続的につながります。
この鍛流線のおかげで、鍛造品は同じ材料の鋳造品と比べて強度と粘り強さ(靭性)に優れ、衝撃や繰り返しの荷重に強いのが最大の特長です。当社が手がける熱間鍛造は、鋼を高温に熱してプレスやハンマーで成形する、鍛造の中でも最も広く使われている方法です。
| 項目 | 鋳造 | 鍛造 |
|---|---|---|
| 作り方 | 溶かして型に流し込む | 熱して金型で叩いて成形 |
| 強度・靭性 | 内部に巣(空洞)が生じることがある | 組織が緻密で、鍛流線により強度・靭性に優れる |
| 形状の自由度 | 複雑な形状・中空形状が得意 | 鋳造ほど複雑な形状は苦手 |
| 向いている部品 | 複雑形状・大型部品・一般部品の量産 | 大きな力のかかる重要部品・保安部品 |
| 費用の傾向 | 型費を比較的抑えやすい | 金型費が必要(数量が増えるほど単価は下がる) |
使い分けの考え方——「部品の役割」で選ぶ
どちらの工法が優れているという話ではなく、部品の役割に合わせて選ぶのが正解です。複雑な形状を効率よく作りたい部品には鋳造が、破損が人命や機械の停止につながるような「大きな力のかかる部品」には鍛造が向いています。
自動車のエンジンや足回りの部品、船舶の燃料噴射系部品のような重要保安部品に鍛造品が使われるのは、まさにこの理由からです。
鋳造品から鍛造品への置き換えという選択肢
「現在は鋳造で作っている部品を、強度不足や破損対策のために鍛造に切り替えたい」というご相談は少なくありません。鍛造化によって強度が上がるぶん、部品を小さく・軽くできる場合もあります。
当社は鍛造金型の設計・製作から鍛造・検査まで一貫して行っているため、鋳造品の図面をもとに、鍛造に適した形状のご提案が可能です。試作や小ロットからお試しいただけますので、お気軽に図面をお送りください。