鋳造品の品質確認では、寸法や形状だけでなく、表面の割れや内部の空洞も検査する必要があります。
しかし、ノギスや三次元測定機、3Dスキャナー、X線CTなど、鋳造品の検査・測定方法にはさまざまな種類があり、何を選べばよいか迷うこともあるでしょう。
 
本記事では、鋳造品に生じやすい欠陥と検査方法の違いを整理し、目的に合った測定方法の選び方を紹介します。

鋳造とは、溶融した金属を鋳型に流し込み、凝固させて部品を製造する加工方法です。
複雑な形状をつくれる一方、冷却や鋳造条件の影響で欠陥が発生する場合があります。
 
鋳造品の検査は、主に次の3つに分けられます。
 

• ●寸法・形状 ・・ 長さ、穴位置、反り、加工代などが図面に適合するか
• ●表面品質 ・・ 割れ、欠け、湯回り不良などがないか
• ●内部品質 ・・ 引け巣、ガスによる空洞、内部割れなどがないか

 
例えば、3Dスキャナーは外形測定に適していますが、内部に閉じた空洞の検出には使えません。
鋳造品の品質を適切に評価するには、検査対象と目的に合った測定方法を選び、必要に応じて複数の方法を組み合わせることが重要です。

鋳造品には、製造工程や冷却条件などによってさまざまな欠陥が発生します。
欠陥の種類によって適した検査方法が異なるため、それぞれの特徴を把握しておきましょう。
 

 
許容できる欠陥の大きさや位置は、材質・用途・製品規格によって異なります。
欠陥の有無を確認するだけでなく、製品に求められる品質基準に照らして合否を判定することが大切です。

鋳造品の検査には、接触式の測定機器から非接触式の3Dスキャナー、内部欠陥を確認する非破壊検査まで、さまざまな方法があります。
ここでは、それぞれの特徴と適した用途を紹介します。

ノギスやマイクロメーターは、長さ、厚さ、外径など決まった寸法の測定に適しています。
ゲージを使用すれば、量産品の寸法が許容範囲内に収まっているかを効率よく確認できます。
 
一方、自由曲面や製品全体の反りを把握する用途には不向きです。
また、鋳肌が粗い場合は、測定位置や測定器の当て方による誤差にも注意が必要です。

接触式三次元測定機は、プローブを測定対象に接触させて三次元座標を取得する装置です。
穴位置や平面度、幾何公差などの評価に適しており、特に機械加工後の重要寸法の確認に活用できます。
ただし、測定点を順番に取得するため、複雑な曲面や広い範囲を細かく測定する場合は時間がかかることがあります。

3Dスキャナーは、レーザー光などを利用して対象物の表面形状を取得する装置です。
複雑な鋳造品の形状や広い範囲を三次元データとして取得でき、設計CADとの比較にも活用できます。
製品全体の形状偏差や反り、加工代の不足などを可視化できるため、鋳造品の品質評価や製造工程の改善に役立ちます。
 
ただし、深い穴や裏面などには測定できない部分が生じる場合があります。
また、測定精度は機器や表面状態、測定条件によって異なります。

X線CTでは、対象物の内部構造を三次元的に把握できるため、空洞の位置や大きさなどを確認できます。
ただし、材質や厚み、装置の測定範囲などによって適用できる条件が異なります。

浸透探傷検査（PT）は、表面に開口した割れなどを検出する方法です。
磁粉探傷検査（MT）は、強磁性材料の表面や表面近傍の欠陥を調べる際に使用します。
超音波探傷検査（UT）は内部欠陥の検出に活用できますが、鋳造品の組織によって超音波が散乱しやすい場合があるため、適用性を確認する必要があります。

それぞれの検査・測定方法には、得意な用途と制約があります。
主な特徴を比較すると、次のとおりです。
 

 
一つの測定方法ですべての不良を判定することは困難です。
例えば、3Dスキャナーで鋳造品の外形や加工代を確認し、内部の引け巣についてはX線CTで検査するなど、目的に応じた使い分けが求められます。

鋳造品の測定方法を選定する際は、検査目的だけでなく、対象物の形状や必要な精度、検査頻度なども考慮することが重要です。

穴位置の寸法、表面の割れ、内部の空洞では、それぞれ適した検査装置が異なります。
まずは検査項目と要求される品質基準を整理し、確認したい項目に対応できる方法を選びましょう。

大型の鋳造品や複雑な曲面の測定には、可搬型測定機や3Dスキャナーが候補となります。
一方、厳しい公差が指定されている部分では、接触式三次元測定機などによる精密測定が適している場合があります。
装置の測定精度だけでなく、対象物の形状や設置環境、測定の不確かさまで考慮することが大切です。

量産時の定点検査にはゲージ、試作品の形状比較には3Dスキャナーなど、検査頻度や目的に応じて方法を選びます。
測定結果を金型の補正や製造工程の改善に活用する場合は、三次元データとして保存できる方法が適しています。

3Dスキャナーの大きなメリットは、製品全体の表面形状を高密度な点群データとして取得し、面全体の状態を評価できることです。
取得した三次元データと設計CADを重ね合わせることで、寸法のずれを色分けした偏差カラーマップとして表示できます。
例えば、機械加工前の鋳造品で加工代の不足や冷却後の反りを調べる際に役立ちます。
また、測定結果を設計・製造・品質保証部門で共有すれば、鋳型の修正や製造条件の見直しにもつなげられます。
 
複雑な形状を持つ鋳造品でも、設計データとの違いを視覚的に確認できる点が、3Dスキャナーを活用するメリットです。
ただし、CADとの位置合わせ方法によって形状偏差の見え方は変わるため、適切な測定基準を設定する必要があります。

3Dスキャナーによる測定は、一般的に次の手順で行います。
 

• ●図面から確認する寸法や公差を整理する
• ●測定対象物を固定して3Dスキャンを行う
• ●取得データを結合・整形する
• ●CADモデルとの位置合わせを行う
• ●カラーマップや断面表示で形状偏差を確認する
• ●検査結果を記録して品質評価に活用する

 
測定漏れがある場合は、必要に応じて追加スキャンを行います。
また、重要寸法については接触式測定機などで確認する場合もあります。
測定条件や解析方法を記録しておくことで、異なるロット間の比較や製造工程の改善にも役立ちます。

鋳造品の検査では、寸法・形状、表面、内部のどこを確認したいかによって適切な検査方法を組み合わせることで、鋳造品の品質向上や不良低減につなげることができます。
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