鋳造
鋳造（ちゅうぞう、英: casting）とは、金属加工法のひとつで、原材料（主に鉄・アルミ合金・銅・真鍮などの金属）を、融点より高い温度で熱して液体にした後に型に流し込み、冷やして目的の形状に固める加工方法である。鋳造を行う工場などの施設を鋳造所（ちゅうぞうじょ、英: foundry）と呼ぶ。
鋳造に使用する型を鋳型（いがた）、鋳造して作った製品を鋳物（いもの）という。英語でcastingといえば、鋳造と鋳物の双方を指す[1]。鋳造による製造物は、原材料の金属により鋳鉄、鋳鋼などと呼ばれる。
これに対し、金属をハンマーなどで叩いて変形させる加工方法を鍛造（特に工芸では鍛金）と呼び、いずれも人類の歴史の中で古くから利用されてきたものである[2][3]。
概要
編集古代からある加工方法で、砂を型に利用した砂型鋳造は寺の梵鐘の製造などに用いられていた。現在でも、大量生産品の鋳造に幅広く用いられている。砂型で製造したものは表面のざらつきが大きく、そのまま機械部品として使えないため、仕上げ加工を行うことが一般的である。
一方、工芸品等の製作では、石膏型を使うことが多い。石膏型鋳造では原形を蜜蝋等の高温で溶ける材料で制作し、原形を石膏で塗り固めた後、加熱によって原形を除去して材料を流し込む。この方法では砂型に比べて表面のざらつきが小さく、型の合わせ目がないため、後処理が容易になる。
歴史
編集鋳造は紀元前3600年頃にメソポタミアで青銅を利用して始まったとされる[4]。さらにふいごの発明でより高い温度を得られるようになり青銅器時代は全盛となった[4]。
鉄の鋳造技術は紀元前7世紀頃に中国で発明された[4]。しかし、古代の鋳鉄は黒鉛をほとんど含まない硬くて脆い材料で加工が困難であった[4]。紀元前470年頃にはそれを約900℃から1000℃の酸化鉄内で3日間加熱して可鍛鋳鉄にする熱処理の技術が用いられていたという研究もある[4]。
ヨーロッパでは、18世紀まで鋳鉄は硬くて脆いものとされていたため鍛造した鉄が重宝されていた[4]。その後、1735年にエイブラハム・ダービー2世が高炉での鋳鉄の製造に成功し、シリコン含有量の高い加工可能な鋳鉄を製造できるようになったことで、蒸気機関などの製造が可能となり産業革命が起こるに至った[4]。
改鋳
編集金属製品は長期の使用や保存に耐えうる性質に優れるが、それでも劣化により用をなさなくなったときは、既存の鋳物を原料に再び鋳造して製品とすることがよく行われる。これを改鋳、吹替えと呼ぶ。梵鐘など歴史的な鋳造品は劣化（亀裂や焼損）に伴いしばしば改鋳される。
溶接
編集鋳造の技術はまた、破損した金属製品の修理にも使用されていた。修理したい製品を鋳型に入れ、破損箇所に同じ材料を溶かして流し込むことで接合させる鋳掛けという手法がこれにあたる。溶接の祖先となる方法であり、実際に製品の縁の部分が溶解するため「溶接」の定義も満たしている。
硬貨の「鋳造」と「改鋳」
編集硬貨の製造も「鋳造」(英: minting) と表現するが、これは砂金や地金を重量によって取引する秤量貨幣に対する、額面保証の刻印を有する鋳造貨幣[5]の製造を指す。鋳貨は古くは実際に鋳物として製造されたが、現代の硬貨では鋳造は原料インゴットの製作工程に留まり、圧延・円形打ち抜き・図像のプレス加工によって成形される[6]。
鋳造法の種類
編集以下のようなものがある
- 砂型鋳造法
- 石膏鋳造法
- 耐熱シリコン型鋳造法低融点合金の鋳造に用いられる。離型材として黒鉛の粉末を用いる。
- 精密鋳造法
- シェルモールド鋳造法
- インベストメント鋳造法（ロストワックス鋳造法）
- ショープロセス
- Hプロセス鋳造法
- 金型鋳造法
- 遠心鋳造法
- 連続鋳造法
教育・資格
編集日本
編集日本では鋳造技能士が存在する。
フランス
編集フランスでは以下の国家資格が存在する。
- 資格レベル5 - CQP Agent de préfabrication en démoulage différé de l'Industrie du béton
- 資格レベル4 - TP Technicien (ne) supérieur (e) en conception industrielle, option outillages de moulage
- 資格レベル3 - 職業学士（Licence Professionnelle） Production industrielle, Spécialité DAO/CAO/FAO, moulage des matériaux (plastiques, alliages légers, verre, terre cuite)