概要

中子（なかご、英: Core）は、鋳造品の内側に空洞を作り出すために、主型（外側の型）の中に挿入・配置する独立した砂型のことです。例えば、ストローのような管状の部品を鋳造で作る場合、パイプの外側を作るのが「主型」、パイプの穴そのものを形成するように砂を固めた棒状のものが「中子」です。鋳造後に中子の砂を崩して（砂出し）取り出すことで、複雑な内部流路や空間を持つ製品が完成します。

詳細説明

中子の技術的難易度

中子は、鋳造プロセスの中で最も過酷な環境に置かれます。

• 高熱と圧力に耐える：周囲360度からドロドロの鉄（1400℃以上）に囲まれ、強い浮力と熱を受けます。簡単に壊れてはいけません。
• 崩壊性：しかし、冷えて固まった後は、振動などを与えるとボロボロと崩れて、外の小さな穴から排出できなければなりません。「強くて脆い」という矛盾した性質が必要です。
• ガス抜き：熱せられた中子内部からは大量のガスが発生します。これを外に逃がさないと、製品内部にガス欠陥が爆発的に発生します。

最新動向：3Dプリンターによる「中子革命」

従来の砂型造型（シェルモールド法など）では、中子も「上下分割」で作って貼り合わせる必要があり、合わせ目のバリやズレが流路抵抗の原因になっていました。
3Dプリンターによる砂型造形技術は、どれだけ複雑に入り組んだ流路を持つ中子でも「つなぎ目なしの一体造形」を可能にしました。これにより、F1エンジンのシリンダーヘッドや、最新の油圧バルブなど、従来工法では不可能だった超高性能部品が生み出されています。

AI・デジタル技術との関わり

中子の位置を決める「巾木（はばき）」の設計は非常に重要です。私はシミュレーションを使って、「注湯時の浮力で中子が0.5mm浮き上がり、肉厚が不均一になります」といった予測を行います。また、中子内部のガスがどのように抜けていくかという流体解析も行い、「ここのガス抜き穴の径を2mmから4mmに広げてください」といった具体的な改善案を提示します。見えない内部の品質を守る守護神です。

トラブルと失敗例

中子折れ・浮き

溶湯の勢いや浮力に耐えられず、鋳造中に中子が折れたり、浮かんで位置がずれたりすること。製品は使い物になりません。

砂残り

複雑な迷路のような形状の場合、鋳造後の砂出しが不完全で、製品内部に砂が残ってしまうこと。エンジン内部であれば、残った砂が剥がれて重大なエンジントラブルを引き起こします。