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コアとは、鋳造や成形プロセスにおいて内部空洞や凹角（180°より大きい内角）を作るために使用される装置です。コアは通常、使い捨ての部品であり、製品から取り出すために破壊されます。 [ 1 ]コアは砂型鋳造で最も一般的に使用されますが、ダイカストや射出成形でも使用されます。
例えば、コアは鋳造エンジンブロック内部の複数の通路を定義します。GM V-8 エンジンの 1 つのモデルでは、鋳造ごとに 5 つの乾砂コアが必要です。[ 1 ]
コアは、抜き勾配を許容できない形状や、コアレス鋳造や金型では組み込むことができない詳細部分を提供するのに役立ちます。 [ 1 ]
主な欠点は、コアを組み込むための追加コストです。[ 1 ]
コアには7つの要件があります: [ 2 ]
コアには多くの種類があります。適切なコアの種類の選択は、生産量、生産速度、要求される精度、要求される表面仕上げ、および使用される金属の種類によって異なります。たとえば、特定の種類のコア砂から発生するガスに敏感な金属もあれば、融点が低すぎて、シェイクアウト中にバインダーを適切に分解して除去できない金属もあります。[ 2 ]
生砂型では、細長い形状の鋳造が困難または不可能になります。鋳造可能な長い形状であっても、機械加工が必要な材料が大量に残ります。典型的な用途としては、鋳造品の貫通穴が挙げられます。[ 2 ]
乾式砂コアを作る最も簡単な方法は、ダンプコアボックスを使用することです。この方法では、砂をボックスに詰め、上面と同じ高さまで削ります。次に、木または金属のプレートをボックスの上に置き、2つをひっくり返すと、コアセグメントがコアボックスから落ちます。次に、コアセグメントを焼くか硬化させます。複数のコアセグメントをホットグルーで接着するか、他の方法で取り付けます。粗い部分はやすりで削るか、やすりで削ります。最後に、コアにグラファイト、シリカ、またはマイカを軽くコーティングして、表面仕上げを滑らかにし、耐熱性を高めます。[ 2 ]一体型コアは、分割コアボックスで作られるため、組み立てる必要はありません。分割コアボックスは、その名の通り、2つの半分で構成され、砂を入れるための穴が少なくとも1つあります。断面が一定の単純なコアは、特殊なコア製造押出機で作成できます。押出成形品は適切な長さに切断され、硬化されます。より複雑な一体型コアは、射出成形やダイカストと同様の方法で製造することができる。[ 2 ]
コアの種類：
コアは、溶融コア射出成形プロセスにおける複雑な射出成形に使用されます。まず、溶融合金または低融点ポリマーからコアが作られます。次に、コアが射出成形金型のダイ内に配置され、プラスチックが金型に射出されます。その後、コアが残ったまま成形品が金型から取り出されます。最後に、コアは溶融するか、高温浴で成形品から洗い流されます。
強度を高めるために、コア砂に特殊な結合剤が添加されます。最も古い結合剤は植物油でしたが、現在では合成油が穀物や粘土と組み合わせて使用されています。その後、コアは対流式オーブンで200～250 ℃（392～482 °F）で焼成されます。熱によって結合剤が架橋または重合します。このプロセスは単純ですが、寸法精度は低くなります。[ 3 ]
もう1つのバインダー製造方法はホットボックス法と呼ばれ、バインダーとして熱硬化性樹脂と触媒を使用します。バインダー入りの砂は、約230 ℃（446 °F）に加熱されたコアボックスに詰められます（これがこの名前の由来です）。コアボックスの高温表面に触れたバインダーは、10～30秒以内に硬化し始めます。バインダーの種類によっては、完全に硬化させるためにさらに焼成が必要になる場合があります。[ 4 ]この方法で製造されたコアは、高温のコアボックスと接触したときにコアの外層のみが硬化することが多いため、「シェルコア」と呼ばれることがあります。コアボックスを開けてコアを取り出すと、コア内部の未硬化の砂は捨てられて再利用されます。この方法は、一部のコールドボックス コア製造方法でも見られますが、コールドボックス シェルコア製造ははるかに一般的ではありません。
同様に、コールドボックス法では、特殊なガスを用いて硬化させるバインダーを使用します。バインダーを塗布した砂をコアボックスに詰め、密封して硬化ガスを導入します。これらのガスは有毒（アミンガスなど）または臭気（SO₂など）を持つことが多いため、特別な取り扱いシステムを使用する必要があります。ただし、高温を必要としないため、コアボックスは金属、木材、またはプラスチックで作ることができます。さらに、コア表面の穴からガスを導入することでコアの表面のみが硬化し、中空コアを形成できるという利点もあります。残りの砂はそのまま捨てて再利用できます。[ 4 ]例えば、コールドボックス砂型鋳造コアのバインダーは、二酸化炭素にさらされると硬化するケイ酸ナトリウムです。[ 5 ]
室温でコアを製造するために、気中砂には特殊なバインダーが使用されます。これらの砂は、有機バインダーと硬化触媒が砂の中で混合され、硬化プロセスを開始するため、ガス触媒を必要としません。唯一の欠点は、触媒を混合した後、砂を使用できる時間が短いことです。室温でコアを製造する3番目の方法は、シェルモールディングです。[ 4 ]
ノーベイクサンドという用語は、コールドボックスプロセスまたはエアセットプロセスのいずれかを指す場合があります。[ 4 ] [ 5 ]
To increase the strength of cores internal wires and rods can be added. To enhance collapsibility, straw can be added to the middle of the core or a hollow core can be used. This attribute is especially important for steel casting because a large amount of shrinkage occurs.[4]
Except for very small cores, all cores require vent holes to release gases. These are usually formed by using small wires to create holes from the surface of the mold to the core. When this is not feasible cinder and coke can be added to the core to increase permeability.[4]
If Fubwhat is it?≤0, no chaplet is used.
If Fub>0, chaplets is used.
As mentioned earlier, cores are usually supported by two core prints in the mold. However, there are situations where a core only uses one core print so other means are required to support the cantilevered end. These are usually supplied in the form of chaplets. These are metal supports that bridge the gap between the mold surface and the core. Since the chaplets become part of the casting, the chaplets must be of the same or similar material as the metal being cast. Moreover, their design must be optimized because if they are too small they will completely melt and allow the core to move, but if they are too big then their whole surface cannot melt and fuse with the poured metal. Their use should also be minimized because they can cause casting defects or create weak spots in the casting.[6] It is usually more critical to ensure the upper chaplets are stronger than the lower ones because the core will tend to float upward in the molten metal.[7]
When casting a reentrant angle, instead of using a core a cheek can be used. This is a third segment in the flask, in addition to the cope and drag. This allows the entire mold to be made from green sand and from removable patterns. The disadvantage of this is more mold-making operations are required, but it is usually advantageous when the quantities are low. However, if large quantities of casting are required, it is usually more cost effective to simply use a core.[6]