「鋳造」と「鍛造」は共に金属の加工方法ですが、名前も似ていることから、双方の明確な違いは分からないという方も多いようです。
ここでは金属製品の加工で用いられる2つの方法の違いを明確にすると同時に、双方の技術面でのメリットなどについても解説していきたいと思います。
鋳造と鍛造とは？
まずは、鋳造と鍛造、2種類の加工方法の基本的な知識と双方の違いを明確にしておきましょう。
鋳造は熱することでドロドロの状態に溶けた高い温度の金属を予め製造しておいた金型に流し込み、製品を製造する方法です。溶かした金属は冷やすことですぐに固まり、金型通りの製品を短時間で製造できるという特徴もあります。
一方で鍛造は元となる金属製の材料をハンマーなどで何度もたたき、製品の形に近づける方法です。この方法では叩けば叩くほど金属の結晶が整うため、強い製品ができるという特徴があります。また、ハンマーではなく、型を使って圧縮し、製品を製造するという方法もあり、この場合も短時間での大量生産が可能です。
このように鋳造と鍛造には製造の段階から、その方法には明確な違いがあります。
それぞれのメリットは？
続いては、鋳造と鍛造ぞれぞれの方法のメリットについて、より詳しく解説していきます。
まずは鋳造のメリットについてです。鋳造では上述のとおり、ドロドロに溶かした金属を型に流し込み、冷やすことで製品を製造しますが、この方法では型さえ作ってしまえば複雑なデザインの製品や小さな製品でも簡単に作ることができるようになるというメリットがあります。
また、同じ型を何度も使用できるという観点から見れば、製品の加工に伴って必要となる費用を削減できる点や、一度に大量生産ができるという点も大きなメリットとして挙げられます。
一方で鍛造の場合は、何度も叩くことで金属の中に気泡ができにくくなり、強度の優れた製品を製造できるというメリットがあります。また、ハンマーなどを使用した人の手による鍛造では、製品の細部の構造なども設計通りに製造することができるため、強度や重量などの製品サイズが細かく決まっている製品の製造に向いているという点も大きなメリットといえるでしょう。
このように鋳造と鍛造には各々に異なるメリットがあり、製造する製品の特長や使用する目的によって使い分けることができます。
熱間鍛造と冷間鍛造
金属の加工についての理解を深めるためには、「熱間鍛造」と「冷間鍛造」の2種類の加工方法についても知っていなければなりません。
通常、高温で加熱した金属は柔らかくなると結晶が正常な形に変化し、この状態を「再結晶」と呼びます。再結晶の状態となった金属は加工がしやすい状態になっており、この状態で行う鍛造を「熱間鍛造」、再結晶する温度以下の常温で成形する鍛造加工を「冷間鍛造」と呼びます。
熱間鍛造では、加熱して金属が柔らかくなった状態で加工するため、自由自在に製品を製造することが可能です。また、加熱され、柔らかくなった状態で何度も叩くことで、金属内部の結晶粒が細かくなり、ムラがなく、均質に仕上げることも可能となります。
一方で冷間鍛造では、金属の表面がきれいに仕上がるという特徴があるため、寸法や形状の精度を高めることができるという特徴もあります。しかしながら、常温に近い状態になった金属は固く、加工もしにくいため、叩きすぎると割れてしまう可能性が高いことも忘れてはなりません。
製品から見る違い
それでは鋳造と鍛造それぞれの加工方法が具体的にどのような製品の製造に向いているのかも確認しておきましょう。
まず、鋳造によって製造された製品には、熱が加わっても変形しにくいという特徴があるため、自動車用部品、鉄道車輪用部品のブレーキ、エンジン周りの部品など、高温状態になりやすい部分に頻繁に使用されます。また、大量生産が可能であるため日常的に使用する身の回りの製品も鋳造によって製造されることが多く、フェンスやベンチ、大量生産される安いジュエリーなどはその例として挙げられます。
一方で鍛造によって製造した製品には、特に強度が強いという特徴があり、自動車のギア、航空機の胴体フレームなどの製造でこの方法が採用されていることも多いです。また、身の回りの製品の中でもある程度の強度が必要となる包丁、ゴルフクラブ、高級ジュエリーなども鍛造によって製造されることが殆どです。
このように金属製品の製造では、消費者の手にわたってからの使用環境などに応じて、適切な特徴がある製造方法が選ばれています。
見た目ではわからない製品を比較する
また、製品によっては鋳造と鍛造のどちらの方法でも製造がされているものもいくつか存在します。
例えばタイヤのホイールの場合、鋳造で製造されたものには、金型でつくれるため価格が安く、デザインが豊富である一方、強度を出すために厚みをもたせるため、重たくなるという特徴が表れるのに対し、鍛造によって製造されたものは、叩いて金属の中の密度を上げるので薄くて軽い状態に仕上げやすい、あるいは軽いため燃費がよくなり、車の性能を活かしやすいという特徴があるのに対し、製造に手間がかかるので値段が高くなりやすいといった特徴もあります。
また、ゴルフのアイアンの中でも鋳造で製造した「ステンレス鋳造アイアン」は、金属が硬いため飛距離が出やすく、初心者に向いているという特徴があるのに対し、鍛造で製造した「軟鉄鍛造アイアン」には、打感が柔らかく、素材も柔らかいため、ライ角（地面とシャフトの中心線による角度）が変えやすく、上級者向けであるといった特徴があります。
このように鋳造、鍛造それぞれの方法によって製造した製品には、それぞれに独特な特徴が表れることも多く、そのような観点からも2種類の製造方法は使い分けられています。
身近な製品はどんなつくり方？
しばしば混同される鋳造と鍛造もその違いは歴然としていることがお分かりいただけてことでしょう。また、各々の方法のメリットを知っておけば、身近な金属製品がどのような方法で製造されたのかも分かり、その製品の強度などの特徴も知ることができるかもしれません。
また、鋳造や鍛造による金属製品の製造を行っている企業では、実際に製品ができ上るまでの過程を動画で紹介していることも少なくありません。それらを見れば2つの加工方法の特徴をより詳しく知ることができるでしょう。
制作：工場タイムズ編集部
