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減摩合金で歯車作成

今回は鋳造に挑戦しました。これがうまくいくと治具の製作の際、木材より強度のある部品を作ることができます。
鋳造も利用する金属によっては大掛かりな設備が必要なようですが、今回利用した
材料は『減摩合金』は 低融点で液化する金属であ るため、家庭用のコンロと鍋で簡単に溶かすことができます。

原型の作成

今回は右写真のような『減摩合金』を 使って歯車の製作を試みてみました。
材料は材料屋.comさんから入手しました。
初めからこんなに複雑な形状で果たして、上手に行くか どうか不安ですがチャレンジです。

まず 歯車の元となる原型を木材で作成します。
この原型から型(雌側)を作成し、その型に減摩合金を 流し込み完成といった段取りで製作していきます。
作成する歯車は厚さ約10mm弱直径約50mm程のものです。 まず材料に正確に墨付けを行ない、鋸で荒切りします。
その後、蚤やヤスリで済線に合わせて正確に原型を作成 します。

鋳砂(いずな)による鋳造

このように出来ました。
いよいよこの原型通りに減摩合金で歯車を作成します。
まずはこの原型を元に雌側である型を作成します。
まずは鋳砂を使った本格的な方法での チャレンジです。この方法は若干難しいと聞いたので、初めか らこのように複雑な形で上手できるか心配です。
まず予め用意した木枠に型を入れ上からポーターと呼ば れる粉をまんべんなく振り掛けます。これは鋳砂から型が外れ やすくするための分離材です。型を抜き取る際に回りの砂を崩 さないようにするための分離材です。
ちなみにこのきの箱の底は外れるように作成してありま す。
その後、上から木枠一杯になるまで鋳砂を入れ上か らつき固めます。
鋳砂 が埋まったら上からしっかりと蓋をします。
次にその箱を裏返し、先ほどまで底だった板を取り 外します。すると写真のように型が現れます。
この状態で型の周りに少量の水を数滴染み込ませます。 これは型の周りの砂をより固くすることで、型取り出し時の崩 れを軽減させるためです。
そして周りの鋳砂を崩さないように慎重に取りだします 。
私はこの型に予め小さな穴を空けておき、ここに木ネジ を軽くねじ込み引っ張り上げる方法をとりました。
これは中々成功です。
しか し何度やっても周りの鋳砂が崩れてしまいます。そこで写真の ように厚紙を型通りに切り抜いたものを原型の形に合わせて上 におき、型を引き抜く際に回りの砂を軽く抑えながら取り出す ようにして見ました。
すると部分的に若干崩れたものの中々良い具合に取り出 すことができました。
この方法では少なからず崩れてしまうのはやむを得ない ようです。この崩れた部分は出来上がった金属では逆に突起に なるためあとでヤスリなどで削ることにします。
型にベニアで蓋をします。
蓋には予め2つの穴を空けておきます。
これは「注ぐようの穴」と「空気やあふれた金属が逃げ るための穴」です。
いよいよ減摩合金をコンロにかけて溶解し、上写真のように漏斗を使って注ぎます。
注ぐようの穴には漏斗を取り付け注ぎやすくします。
いよいよ減摩合金を流し込みます。
若干あふれてきたところで、注ぐのを止めます。
んー 。何とか形になりましたが納得がいく状態ではありません。
もっと簡単に精度の出る方法はないのものか...
ということで色々な型を試してみることにします。

油粘土による鋳造

更なる精度向上を求めて、子供の工作用の油粘土を調達し再 度チャレンジです。
粘土は非常に柔らかく型を作成するに はもってこいです。
また型から原型を取り出す際にもほとんど型が崩れ ることがありません。
型の表面も非常に滑らかです。
これは良い精度が期待できそうです。
この粘土にベニアで作った蓋を乗せ、先ほどと同様に「 注ぎ穴」「空気」2つ穴を空けておきます。
減摩 合金を加熱し溶解します。

減摩合金を流し込んだところ、異様なニオイと共に 空気穴から減摩合金と粘土が溢れ出しました。
減摩合金が完全に冷めるまで待ち、恐る恐る蓋を開 けてみます。
する と見るもおぞましい状況になっていました。
粘土は完全に溶け減摩合金はほとんど形を形成できてい ませんでした。
またコビリ付いた粘土を取り除くのが非常に手間で、こ れはあえなく大失敗に終わりました。

紙粘土による鋳造

先ほ どは粘土が必要以上に柔らかかったことが原因ではないかと思 い、今度は紙粘土で挑戦です。素材を考えると油粘土より溶け やすい気もしますが、案ずるより生むが易しということで、チ ャレンジしてみます。

紙粘土での型作成は油粘土のときと同様非常に簡単でした。
この状態で3日間放置し、完全に感想させます。
型が固まったら型に金属を流し込みます。
合金を流し込む際は上写真のように漏斗を差込み流し込みます。板にはあらかじめ空気とあふれた金属が出てくる穴をあけておきます。
ある程度熱がさめたら、上の板を外してみます。
すると型はまったく解けておらず非常に良い状態です。
しかし型から外そうと試みましたが、どうんなに頑張ってみても外すことができませんでした。
しかたなく型を金槌で砕くことにしました。
微妙に形がゆがんできる気がします。
これは紙粘土が乾燥中に若干収縮したためでないかと思います。しかしなかなか良い感じです。
不要な溢れた部分を金鋸と金やすりを使って綺麗に調整します。
下記のようになりました。
まだまだ精度の追求は必要ですが、紙粘土はなかなか使えそうです。
課題は型からすんなり外すための工夫ができること、これができると量産ができそうです。







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