鋳造（読み）ちゅうぞう（英語表記）casting

日本大百科全書(ニッポニカ)

鋳造
ちゅうぞう
casting
foundry

金属を加熱して溶融し、これを目的の形をもたせた鋳型に流し込み、冷却、凝固させて製品をつくる方法で、塑性加工、粉末冶金(やきん)、溶接などと並ぶ重要な金属加工法の一つである。しかも溶融金属は鋳型の形状に応じていかなる複雑な形をもとりうるので、形状複雑な工業製品や、製作者の創作意欲のままにつくりあげられる美術工芸品など、われわれの身の回りには鋳造によってつくられた金属製品はきわめて多い。これらを総称して鋳物という。

　鋳物は溶融金属が凝固したあとは熱処理を施すことはあるが、塑性加工などによりそれ以上の変形を加えることはなく、凝固したままの組織で、すなわち鋳造組織で十分な強度をもたねばならない。したがって二相組織などにするため比較的合金量が多いのが特徴である。鋳鉄は鋼よりも炭素量、ケイ素量が多く、アルミニウム合金鋳物も10％以上のケイ素を含むなどがその例である。また銅合金も青銅鋳物では10％までのスズを含み、黄銅鋳物では40％までの亜鉛を含む。

［井川克也］

鋳造炉

アルミニウム合金、銅合金の溶融にはるつぼ炉や低周波電気炉が用いられる。るつぼ炉は、黒鉛製のるつぼの周囲で重油あるいはコークスを燃焼させるもので、構造が簡単で古くから使われている。低周波誘導電気炉は、通常の配電網の50または60ヘルツの周波数の交流を鉄心に巻いた一次コイルに流し、鉄心の間隙(かんげき)に設けたチャンネルとよばれる溶湯の道を短絡二次回路として大電流を誘導させて昇温する。鋳鉄の溶融にはキュポラcupolaとよばれる直立した円筒形炉が古くから用いられている。この中にコークスと地金とを入れて空気を送り込み、コークスを燃焼させて地金を溶融し炉底から溶湯を取り出す。また、1960年ごろから、るつぼ型低周波電気炉が広く用いられている。これは前述のチャンネル型とは異なり鉄心を用いず、るつぼ型の炉の外周にコイルを巻き、これに低周波電流を流し、るつぼ内の鋳鉄に二次電流を誘起させて昇温溶融させる。鋼の溶融には三相交流を用いるエルー式電気アーク炉あるいは1000ヘルツ以上の周波数の交流電流を用いるるつぼ型高周波誘導電気炉を用いる。

　これらの炉によって溶融された金属は、耐火れんがで裏張りされた取鍋(とりべ)に移され、鋳型のところまで運搬され、取鍋を傾けるか、あるいは取鍋の底につけたストッパーを引き上げることによって、鋳型に注入される。これを鋳込みという。

［井川克也］

鋳型

一方では鋳型の製作が行われる。もっともよく使われる鋳型材料は鋳物砂(いものずな)とよばれる珪砂(けいさ)を主体とするもので、このほか特殊なものとしてはジルコン砂、オリビン砂、クロマイト砂なども用いられる。20～70メッシュ前後の粒度の砂に粘結剤として粘土を4～8％、水分を2～6％加えよく混練して生型(なまがた)用砂とする。つくろうとする鋳物と同じ形状をした模型を木、プラスチックまたは金属でつくり、これを原型と称する。ただし、鋳型寸法で凝固した金属は室温まで冷却する間に収縮するので、原型はその分大きくつくっておかねばならない。その割合は鋼鋳物で1.5～2％、鋳鉄鋳物で0.5～1％、銅合金鋳物で0.8～1.5％、アルミニウム合金鋳物で0.9～1.75％である。したがって原型模型を木でつくる場合の木型工場では、あらかじめこの分長く目盛った物差しを使い、これを鋳物尺または伸尺(のびじゃく)という。

［井川克也］

造型機

この原型を定盤の上に置き、鋳枠を置いてこの中に生型用砂を入れてよく搗(つ)き固め、その後原型を抜き取れば、鋳型が完成する。人力で搗き固めることを手込めというが、現在では種々の造型機（モールディングマシン）を用いる。

　そのもっとも簡単なものを一例としてあげると、まず下半分の原型を用いて生砂型を上下振動の衝撃力によって込める。これを反転し、上型の模型の上に生型用砂を入れてスクイズヘッドとテーブルとを近づけて上型の砂を締め付けて込める。次に模型を取り付けた定盤（マッチプレート）に振動を加えながら上型を模型から抜き上げてサイドベンチに置き、ついで定盤と下型模型とを同じく振動を与えながら下型から抜き取る。ここで必要な中子(なかご)を収め、上型をかぶせ、鋳込みやすいように湯溜(ゆだま)りをのせたり、鋳枠が不要な場合は抜き取ったりして、鋳型が完成する。

　模型の上に鋳型砂を込める場合、製品の鋳肌をきめ細かなものにするため、とくに細かい砂で調製した鋳物砂をある厚さで模型の上にかぶせることがよく行われる。この砂を肌砂(はだすな)といい、その後ろ側に込める砂を裏砂(うらすな)という。

［井川克也］

鋳造方案

鋳型の溶湯を流し込むための湯口(ゆぐち)、垂直に流れ込んだ溶湯が製品となるべき鋳型空洞の周りに流れていくための水平な湯道(ゆみち)、さらに湯道から製品の鋳型空洞に流れ込むための堰(せき)、製品となるべき空洞を溶湯が満たし、凝固が始まると金属は一般に収縮するので、それにより不足する溶湯を補う目的で押湯(おしゆ)という部分を、製品の最後に凝固する箇所付近に余分につけておく。これら一連の鋳型各部の設計は鋳物作りの成否に大きく影響する。このような鋳型の設計を鋳造方案という。押湯の効果を高めるためには、鋳物の凝固順序を十分考慮し、冷やし金(がね)を鋳型中に入れて必要部分を早く冷やしたり、余肉をつけて必要部分を徐冷したりするなど鋳造方案上の種々のくふうがなされる。また金属の凝固時に放出されるガスや鋳型から吸収されるガスによって生ずる鋳物の気泡巣（ブローホールblow hole）の形成も避けねばならないので、鋳型に細い孔(あな)をあけてガス抜きとしたり、粗めの砂を使って鋳型の通気度をよくしたり、あるいは鋳型を乾燥したり、溶湯を鋳込み前に脱ガスしたりする必要がある。

　鋳型内で凝固した製品を取り出すと表面に砂などが付着しているので、これを清掃するために鋼粒をぶつけたり（ショットブラストshot blasting）、砂と水の混合物をぶつけたり（ハイドロブラストhydroblasting）する。

［井川克也］

新しい鋳造法

このようにして鋳造によって製品がつくられるが、鋳物工場の生産性は、もっとも人手と時間のかかる造型工程に支配される面が大きい。そのためこれを合理化し能率化するために種々の方法が開発されてきた。

　その一つに低加圧鋳造法がある。これは、金型あるいは繰り返し使用できる耐火物製鋳型を溶湯保持炉の上に設置し、湯口を下に伸ばして溶湯中に浸漬(しんせき)する。装置全体を気密室に収め、溶湯面に大気圧よりわずかに高い圧力をかけると、溶湯は湯口中を上昇し、鋳型中に押し上げられる。鋳型中で凝固したのち、溶湯面の圧力を除くと、湯口中の未凝固溶湯は保持炉中に戻る。この方法は溶湯歩留りもよく、比較的高融点の銅合金にも使えるので新しい鋳造法として発展が見込まれている。

　次に生砂型の粘結剤は粘土と水であるが、さらに強力でしかも強い搗き固めを要しない粘結剤が使われるようになってきた。無機質粘結剤としてはケイ酸ソーダ、セメント、石膏(せっこう)などであり、有機質粘結剤としてはフラン樹脂、フェノール樹脂、乾性油などである。

［井川克也］

[参照項目] | 鋳型 | 鋳物

鋳造の過程（造型機による造型）

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)

ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

鋳造
ちゅうぞう
casting

溶湯 (溶融金属) を鋳型に注入して所定の形の鋳物をつくる技術。プラスチック，ゴム，ガラスなどにも応用されるが，金属が最も応用が広く重要である。木，石膏，金属などで原型 (模型) をつくり，これに合せて鋳型をつくる。適当の個所に湯口およびガス抜き孔および押し湯をつける。中空鋳物ならば中子もつくる。鋳型を寸法どおり正確に合せて注湯し，凝固させる。鋳型には砂型と金型があり，砂型では型をくずし，金型では型を分解して製品を取出す。鋳造は作業が簡単で同型品を多量につくれる長所があり，以前は鍛造に比し製品の強度が劣るとされていたが，最近は材料，技術の進歩でかなり高強度の製品でもつくれるようになった。溶解炉は材料により異なり，鋳鉄はキュポラならびに誘導炉，鋼はアーク炉，非鉄金属は反射炉，各種電気炉，るつぼ炉が多い。鋳物は取出したあと湯口の部分を切取って清掃，必要ならば研磨して仕上げる (鋳仕上げ) 。なお材料によっては熱処理を施す。可鍛鋳鉄品のマリアブル化，アルミニウム合金鋳物の時効処理などがその例である。特殊鋳造法としては遠心鋳造法，各種の精密鋳造法，加圧鋳造法，減圧鋳造法，減圧造形法などがある。別に真空鋳造があるがこれは鋼塊の製法であって鋳造には入らない。鋳造の歴史は有史以前にさかのぼり，エジプト，地中海，中近東，インド，中国の青銅器時代の遺品には鋳造品が多い。日本ではやや新しく紀元前後の遺品として，西日本で剣，矛，鏡，中国地方東部から近畿北陸にかけて銅鐸が出土する。すべて鋳造品で，大阪で銅鐸鋳型が発見され，北九州では剣，矛などの鋳型が出土している。仏教伝来以後金銅仏の鋳造が盛んになり，その頂点に奈良の大仏がある。 1100年後の今日なお世界最大の鋳造品である。これらの仏像は当初混汞法 (こんこうほう) で金メッキされていたといわれる。

出典　ブリタニカ国際大百科事典 小項目事典

百科事典マイペディア

鋳造【ちゅうぞう】

溶融した金属を鋳型に注入して凝固させ，所要の寸法，形状の鋳物とする金属加工法。鍛造に比べより複雑な形のものや大型のものを量産できるが，製品の機械的性質などはやや劣る。対象の金属は鋳鉄・鋳鋼・銅・銅合金・軽合金・亜鉛合金など広範囲にわたるが，鉄の砂型鋳造が最も多い。溶融金属（湯）は鋳型の湯口から注入され，湯道を経てせきから型内に流入する。凝固時の収縮による湯の不足分は押湯(おしゆ)から補給される。近年は鋳型を能率的につくるため造型機やサンドスリンガーなどの機械を用い，またより精巧な鋳物の製造のため各種の精密鋳造法が広く利用されている。なお圧延その他の加工に向けるインゴット（鋼塊など）をつくる造塊も鋳造の一形態である。
→関連項目鋳物工業｜鋼材｜真空鋳造｜鋳金｜物理冶金｜連続鋳造

出典　株式会社平凡社

精選版 日本国語大辞典

ちゅう‐ぞう チウザウ【鋳造】

〘名〙 金属を溶融状態で鋳型に流し込み成形すること。鋳金。鋳成。

※小右記‐永延三年（989）四月三日「先年室町尼君鋳_二造銀阿彌陀仏・腋侍二体_一、書_二写十部法華経_一」

※経済要録（1827）五「生鉄(づく)は鋳造にのみ用ひ、熟熱(きたひがね)と鋼鉄(はがね)とは必ず鍛煉して器物を製す」 〔宋史‐楽志〕

出典　精選版 日本国語大辞典

デジタル大辞泉

ちゅう‐ぞう〔チウザウ〕【鋳造】

［名］(スル)金属を溶かし、鋳型に流し込んで物をつくること。「貨幣を鋳造する」
[類語]鋳る・鋳出す・鋳込む・鋳潰す・改鋳

出典　小学館

防府市歴史用語集

鋳造

　金属を溶かして、型に流し込んで製品をつくることを言います。

出典　ほうふWeb歴史館

世界大百科事典 第２版

ちゅうぞう【鋳造 casting】

広義には，鋳型内の空洞に溶融金属(湯，溶湯ともいう)を流し込み凝固させて，所定の形状の製品を得る金属加工法。元来は金属について行われていたが，今日ではプラスチックなどにも用いられる。金属では，塑性加工，粉末冶金，溶接と並ぶ代表的な加工法である。成形品には，そのまま製品とする鋳物と，塑性加工の素材となるインゴット(鋳塊)があり，これらの作製の全工程が含まれる(〈鋳物〉〈インゴット〉の項目を参照されたい)。

出典　株式会社平凡社

世界大百科事典内の鋳造の言及

【鋳物】より

…
［鋳物の特色］
　鋳物は，鍛造や溶接などに比べて複雑な形状のものが一度で得られ，大量生産が可能であるというすぐれた特徴をもっており，古くから広く利用され，器物，仏像，鏡，貨幣などの製造に用いられてきた。一方，材質的に強度が低く，もろい場合がある，場所によって性質が違いやすい，巣(鬆（す）)，焼付き，亀裂，偏析などの諸欠陥が生じやすい，などの欠点があり，鋳造技術の発展によりこれらの欠点を除去する改良がなされている。なお，鋳物の歴史および鋳造欠陥については〈鋳造（ちゆうぞう）〉の項を参照されたい。…

【青銅】より

…鉛を添加したスズ青銅鋳物は切削性がよく，また鉄との潤滑性に優れているため軸受材料とされる。脱酸などのために亜鉛2％程度を添加した，スズ約10％の青銅は砲金gun metalと呼ばれ，かつては大砲の鋳造に用いられた。現在でも軸受，パイプなどの鋳造に広く用いられている。…

【鋳金】より

…金工の成形技法の一つ。鋳造（ちゆうぞう），鋳物（いもの）ともいう。加熱による金属の溶解性を利用したもので，金属を溶解してあらかじめ作っておいた鋳型（いがた）に流し込み，冷やしてから製品を鋳型から取り出して仕上げる技術。…

※「鋳造」について言及している用語解説の一部を掲載しています。

出典｜株式会社平凡社