キャスティング

鋳造法(キャスティング)

　金属の溶融流動性(=鋳造性)を利用して成形する技術で、原料となる地金を溶かし鋳型に流し込んで凝固させる製法。
　鋳物を作るための工程はおおまかに下の3工程となります。

鋳型の制作
原料となる地金の溶解
溶融金属の鋳込み

　鋳型や鋳造法にはいろいろな方法があります。
　一般的なアクセサリーの場合はラバーキャスト法が利用され、亜鉛合金の場合はダイカスト法が用いられます。(たいらく言うと、何百個とか何千個程度の生産ならラバーがお得で、何十万個とかの大量生産はダイカストと考えてもよいかと思います。)

　地金が貴金属素材の場合はロストワックス法が利用されます。

ラバーキャスト

ゴム(ラバー)型を用いて製造する鋳造法(キャスティング)。

短時間で、小ロットから多量までを安価にキャスト生産できることが特徴。

　錫や亜鉛合金、合成樹脂でアクセサリー、ボタン、おもちゃなどの小物専用の鋳造機で、その始まりは米国で自動車のネームプレートを制作するために考案された製造法。

ゴム型を造る、ゴム型成型機(バルカナイザー)
地金を溶融する、金属溶解炉
溶融金属を型に流し込み造形をする、遠心鋳造機(キャスティングマシン)

この3点の機械から構成される。

　機械設備が比較的安価なため、扱える工場は多いが、一見単純な作業手順の割に技術ノウハウも多く、 加工技術の差が製品面にでやすい。

ラバーキャストの一般的な製造工程

原型をつくる。原型の素材は金属、耐熱樹脂、陶磁器など。
原型を使ってゴム型成型機(バルカナイザー)でゴム型を造る。
原型から子型(量産用原型となるもの)をつくる。
子型から孫型(大量生産向けの製品型)をつくる。
ゴム型が出来たら、ゴムの上に湯道用とガス抜き用のゲートを切る。
金属溶解炉で地金を溶解する。
ゴム型を遠心鋳造機の回転部にセットする。
加圧し回転させている遠心鋳造機の上部注入入り口から溶融された地金を注入する。
約15秒から30秒で回転を停止しゴム型を取り出す。
ゴム型を開けて鋳造された製品を取り外し湯道(ゲート)やエアー抜き口などに付いている余分な地金を取り去る。 ここまでが、ラバーキャスト製法
湯口や型の合わせ目(パーティングライン)を、ヤスリで削りとりきれいにする。
仕上げ加工(バレル、バフ研磨、メッキ)をする。

原型の制作

デザインに基づいて原型をつくる。
　原型になる材料は、150度で1時間程度、さらに1平方センチあたり200キログラム程度の圧力に耐えられるものを用いる。金属(銀、真鍮など)、又は合成樹脂、石膏、ガラス、陶磁器など。
　各種工具で彫刻やその他の技術を使って原型をつくりますが、1点物を作るのと違いゴム型を利用するので、縮みを計算しなければいけません。(原型から子型、孫型までを考慮して)約3%程度大きくつくることが必要です。縮みの何%かは計算によって出せますが、形や大きさにより、又一つの型の中でも部分によって違ってくるので熟練によるカンが必要かと思います。
　ラバーキャストは、製品そのものを原型として利用でき、出来上がりはコピーそのものである為コピー機と呼ばれます。多少は縮みによる変形がありますがほぼ同じ物ができます。アクセサリーの業界では売れているもののコピー商品が多く見られますが、 企業独自のオリジナル原型を製作していくべきだと思います。日本ではコピー商品しか売れないからそうなるのかもしれないですけど、、、。
　原型とは製品の元になるものを1個手作りで作ることで、そのために彫金の技術などを用いることが必要です。
　金属素材による原型製作の場合の一例ですが、工具も、糸ノコ(切る)、ヤスリ(削る)、タガネ(型をつける)、木槌(叩く)、木台、ヤットコ、万力、ボール盤(穴をあける)、バフ(研磨)、リューター(歯医者さんにあるようなあの工具)、などの設備が必要です。
　原型の良し悪しが製品に直接関係してくるのでそれぞれの工具が多種そろっているのが望ましいでしょう。例えば鉛筆デッサンの時に2Bの鉛筆1本より2Hから6Bぐらいまで使った方がより精密な絵が描けるようなことです。
　子型(量産用原型)、孫型(大量生産向けの製品型)と呼ばれる作業の流れの中で、商品になるまでにはだんだん退化してしまいます。原型はその元になるものを製作する作業ですので、最高の状態に仕上げる必要があるわけです。

ゴム型の製作

(ゴム型製作機　バルカナイザー)

　ゴム型用のゴムは、ラバーと呼ばれ、ゴム盤の大きさは通常、直径9インチと12インチがあり, 上型用と下型用で1セット約2.5センチ程度の厚さにシートを重ねあわせてできています。

　ゴム型の製作は、ゴム型成型機といわれるバルカナイザー(熱加圧機)を使って造ります。
　ゴム型用のゴムは、合成の生ゴムを用います。
　生ゴムはそのままの状態では柔らかく加熱、加圧すると生ゴムが加硫して硬化します。この熱硬化性を利用して型を造る製法です。加硫後のゴムの硬度は70度、80度、85度のものと用途に応じて使い分けができるように硬さの種類があります。

　亜鉛用のゴム(ラバー)は合金溶解温度が高い(約500度になる)ため、合成生ゴムではなくシリコーンゴムを用いられる。

地金の溶解

(金属溶解炉)

　鋳造用地金を金属溶解炉を使って溶融する。
　地金の溶解は金属溶解炉のルツボ炉に地金を入れて所定温度で溶融する作業のことです。作業は一般的にガスによって行われます。

　鋳造用地金は一般的に錫と鉛、アンチモンの合金で、比率は錫1%+鉛99%から、錫100%まで各種であるので、どんな合金を使用するかは、アクセサリーの形や用途によって異なります。一般的には錫が多い方が軽くなり、ハイメタルと呼ばれる合金は錫90%+鉛10%程度のものをいいます。しかし、正確な基準はなくたぶん企業秘密みたいなことでしょう。

　亜鉛合金は(高温溶解を必要とするため多くはダイカスト法で鋳造されるが、)硬度があるため、バックルなどの製造に用いられます。

遠心鋳造作業

(キャスティングマシン) だいたい、下のようなことです。

ゴム盤(ラバー)を鋳造機の回転部にセットし、溶解炉で溶かした溶解金属を注入する。
鋳造機の遠心力により、原型部分のあったゴム型の隅々にまで溶解金属が流れる。
ゴム型から製品を抜き出し、余分な地金を取りさりきれいにする。

　ゴムが熱で熱くなりすぎると巣(小さな穴)が多くなり、冷えすぎると鋳造不足を起こすから、良いキャストをつくるには、ちょうど良い温度を保つように2、3枚のゴムを交互に使用するようです。

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