コア（製造）

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 ]}

• コアサンド
• ベントナイト粘土
• 粉炭
• 樹脂油

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 ]}

1. 生の状態での強度：生の状態では、取り扱いに十分な強度が必要です。
2. 硬化状態では、鋳造時の力に耐えられるだけの強度が必要となるため、圧縮強度は100～300psi（0.69～2.07MPa）であるべきである。
3. ガスが漏れ出すためには、透過性が非常に高くなければならない。
4. 脆性：鋳造または成形品が冷却される際、芯は材料の収縮に伴って崩壊するのに十分な強度を備えている必要があります。さらに、型から取り出す際に容易に除去できる必要があります。
5. 鋳造や成形の際、コアは通常高温の金属に囲まれるため、高い耐火性が求められる。
6. 滑らかな表面仕上げ。
7. 金属鋳造時のガス発生量を最小限に抑える。

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 ]}

緑砂コア

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 ]}

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 ]}

Fubが0^以下の場合、チャプレットは使用されません。

Fub>0の場合、チャプレットが使用されます。

前述のように、通常、鋳型内の 2 つのコア プリントによってコアが支えられます。しかし、コアが 1 つのコア プリントしか使用しない場合もあり、その場合は片持ち梁の端を支えるための別の手段が必要になります。これらは通常、チャプレットの形で提供されます。チャプレットは、鋳型の表面とコアの間の隙間を埋める金属製の支持部材です。チャプレットは鋳造の一部となるため、鋳造される金属と同じか類似の材料でなければなりません。さらに、チャプレットの設計は最適化する必要があります。小さすぎると完全に溶けてコアが動いてしまいますが、大きすぎると表面全体が溶けて注がれた金属と融合しません。また、チャプレットの使用は最小限に抑えるべきです。鋳造欠陥を引き起こしたり、鋳造に弱点を生じさせたりする可能性があるためです。^{[ 6 ]}コアは溶融金属の中で上方に浮き上がる傾向があるため、通常は下側のチャプレットよりも上側のチャプレットの方が強度が高いようにすることがより重要です。^{[ 7 ]}

凹角を鋳造する場合、コアの代わりにチークを使用できます。これは、上型と下型に加えて、鋳型内の3番目の部分です。これにより、鋳型全体を生砂と取り外し可能なパターンから作ることができます。この方法の欠点は、鋳型製作の工程が増えることですが、通常は少量の場合に有利です。ただし、大量の鋳造が必要な場合は、通常は単純にコアを使用する方が費用対効果が高いです。^{[ 6 ]}

• コアプラグ

• Degarmo, E. Paul; Black, J T.; Kohser, Ronald A. (2003), Materials and Processes in Manufacturing (9th  ed.), Wiley, ISBN 0-471-65653-4。