2026年4月14日
砂型鋳造は現在、産業用途において最も広く使用され、適応性の高い鋳造プロセスであり、特に大型で重く、構造的に複雑なポンプ本体の製造に適しています。
二相ステンレス鋼、または特殊合金材料（ステンレス鋼や二相ステンレス鋼など）で作られている。
ダイカストと比較すると、砂型鋳造は部品のサイズや重量に制限がなく、精密鋳造と比較すると、金型コストが低く、単体生産や少量生産に適している。
ここでは、ポンプ本体の砂型鋳造プロセスについて、成形技術や主要な課題から業界標準に至るまで、あらゆる側面を網羅した詳細な分析を行います。
コアシェイピング技術
ポンプ本体の製造において、砂型鋳造は主に2つの主要な成形技術に分けられ、これらによって鋳造品の精度と表面品質が決まります。
樹脂砂型鋳造
原理：樹脂を結合剤として用い、元の砂を混合して模型の周囲に充填し、硬化後に硬い砂型を形成する。
特徴：この砂型は、従来の粘土砂型に比べて、高い強度、優れた鋳造寸法精度、そしてより優れた表面仕上げを実現します。
用途：中型・大型ポンプ本体、両吸込ポンプ、多段ポンプケーシングの製造に幅広く使用されています。例えば、江蘇万航などの大手鋳造会社は、樹脂砂型鋳造技術を用いて数トンにも及ぶポンプやバルブの鋳造品を製造しています。
3D砂印刷
原理：3Dプリンティング技術を利用して砂層を直接噴霧・結合することで、木製または金属製の型を不要にする。
利点：研究開発サイクルを大幅に短縮し、従来の方法では実現不可能な複雑な内部流路（螺旋状の圧力室など）の作成を可能にし、パーティング面による誤差を排除します。
主要な技術的課題と解決策
ポンプケーシング（特に遠心ポンプのケーシング）は、一般的に複雑な螺旋状の流路と不均一な肉厚を特徴としており、砂型鋳造時に欠陥が生じやすい。
亀裂欠陥
理由：
材料特性：例えば、CA15マルテンサイト系ステンレス鋼は熱伝導率が低く、相変態時に体積膨張を起こすため、低温割れを起こしやすい。
構造設計：ポンプ本体フランジや支持脚などの部品の壁厚（70mm以上）は、ポンプケーシング（約15mm）よりもかなり厚いため、冷却速度の不均一性により大きな熱応力が発生します。
砂の抵抗：樹脂砂の過剰な強度と劣悪な降伏特性は、鋳造品の収縮を妨げる。
解決：
工程最適化：脱型時間（例えば、注湯後4～6時間）を制御し、脱型による早期の急冷割れを防ぐ。
熱処理：脱型後、鋳造品は直ちに炉に入れられ、高温（1100～1150℃）で保温された後、応力を除去し、脆性構造の形成を防ぐために、急速または段階的に冷却されます。
組成制御：炭素含有量を厳密に制御する（例えば、0.1%未満）。これにより、マルテンサイト相変態応力を低減できる。
2. コアと噴気孔
課題：ポンプ本体の入口および出口流路は通常、砂型コアによって形成されます。従来の水平注型法では、砂型コアを安定させるために多数のコアサポートが必要となり、サポート箇所に多孔性や融合不良が生じ、静水圧試験中に漏れが発生することがよくあります。
解決：
垂直砂型：入口と出口の砂型を垂直に配置することで成形方法を変更し、重力を利用して自己ロックさせることで、砂型支持材の必要性を低減または排除する。
一体型印刷：3Dプリンティング技術を用いて内部に補強リブを備えた中空砂型コアを製造することで、高い強度を確保するだけでなく、組み立ての必要性をなくし、接合部の嵌合誤差やガスの多孔性といったリスクを排除します。