よくある欠陥とその予防法とは？
ブレーキディスク製造における一般的な欠陥：気泡、収縮空隙、砂穴など。金属組織中のグラファイトの種類と量が基準値を超えている、または炭化物量が基準値を超えている。ブリネル硬度が高すぎると、加工が困難になったり、硬度が不均一になったりする。グラファイト組織が粗大で、機械的特性が基準値に達せず、加工後の粗さが悪く、鋳造表面に明らかな空隙が発生することもある。
1. 気孔の形成と防止: 気孔はブレーキディスク鋳造品で最も一般的な欠陥の 1 つです。ブレーキディスク部品は小さくて薄いため、冷却と凝固の速度が速く、析出気孔や反応性気孔が発生する可能性は低いです。油脂バインダー砂芯はガス発生量が多いです。金型の水分含有量が高い場合、これら 2 つの要因が鋳造品に侵入気孔を引き起こすことがよくあります。鋳型砂の水分含有量が超えると、気孔不良率が著しく増加することがわかりました。一部の薄い砂芯鋳造品では、詰まり (詰まり気孔) と表面気孔 (剥離) がよく発生します。樹脂コーティング砂ホットコアボックス法を使用すると、ガス発生量が多いため、気孔が特に深刻になります。一般的に、厚い砂芯のブレーキディスクには気孔欠陥はほとんどありません。
2. 気孔の形成：ブレーキディスク鋳造のディスク砂型から高温で発生したガスは、通常、砂型間の隙間を通って水平方向に外向きまたは内向きに流れます。ディスク砂型が薄くなると、ガスの経路が狭くなり、流れ抵抗が増加します。あるケースでは、溶銑がディスク砂型を急速に沈下すると、大量のガスが噴出します。また、高温の溶銑が水分含有量の多い砂塊（砂の混合が不均一）と接触すると、ガス爆発、窒息火災、窒息孔の形成を引き起こします。別のケースでは、形成された高圧ガスが溶銑に侵入し、浮上して逃げ出します。鋳型がガスを適時に排出できない場合、ガスは溶銑と上型下面の間にガス層を形成し、ディスク上面の空間の一部を占有します。溶融鉄が凝固したり、粘度が高く流動性を失ったりすると、ガスが占めていた空間が埋められなくなり、表面に気孔が残ります。一般的に、コアで発生したガスが溶融鉄を通して時間内に上昇して逃げられない場合、ディスクの上面に留まり、単一の気孔として露出したり、酸化スケールを除去するためのショットブラスト後に露出したり、機械加工後に発見されたりして、処理時間の無駄につながります。ブレーキディスクのコアが厚い場合、溶融鉄がディスクコアを通過して浸水するまでに時間がかかります。浸水する前に、コアで発生したガスは砂の隙間を通ってコアの上面に自由に流れる時間が長く、水平方向の外向きまたは内向きの流れに対する抵抗も小さくなります。したがって、表面気孔欠陥はまれにしか形成されませんが、個々の孤立した気孔が発生することもあります。つまり、砂コアの厚さと厚さの間には、閉塞気孔または表面気孔を形成する臨界サイズが存在します。砂型コアの厚さがこの臨界サイズより小さくなると、気孔が発生する傾向が顕著になります。この臨界寸法は、ブレーキディスクの半径方向の寸法が増加するにつれて、またディスクコアが薄くなるにつれて大きくなります。温度は気孔率に影響を与える重要な要素です。溶融鉄は内側のスプルーから鋳型キャビティに入り、ディスクを充填する際に中央のコアを迂回し、反対側の内側のスプルーに到達します。このプロセスが比較的長いため、温度はさらに低下し、粘度がそれに応じて増加し、気泡が浮上して排出される有効時間が短くなり、ガスが完全に排出される前に溶融鉄が凝固するため、気孔が発生しやすくなります。したがって、内側のスプルーの反対側のディスクで溶融鉄の温度を上げることで、気泡が浮上して排出される有効時間を延長することができます。
