ロストワックス鋳造

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1.金属砂型鋳造の能力

ロストワックス鋳造は、精密鋳造またはインベストメント鋳造とも呼ばれ、ワックスパターンを使用して使い捨てのセラミックモールドを成形する製造プロセスです。ワックスパターンは、鋳造されるアイテムの正確な形状で作られています。このパターンは、耐火セラミック材料でコーティングされています。セラミック材料が硬化したら、逆さまにして、ワックスが溶けて排出されるまで加熱します。硬化したセラミックシェルは、消耗品のインベストメント型になります。溶けた金属を型に流し込み、放冷します。次に、使用済みの型から金属鋳物を破壊します。
インベストメントキャスティングという用語は、耐火性材料でパターンを「投資」（周囲）するプロセスに由来します。インベストメント鋳造は、他の成形方法よりも選択されることがよくあります。これは、得られる鋳造物が微細なディテールと優れた鋳造時の表面仕上げを示すためです。また、薄い壁や複雑な内部通路でキャストすることもできます。砂型鋳造とは異なり、インベストメント鋳造はドラフトを必要としません。
これらのプロセス品質により、ネットシェイプまたはニアネットシェイプの鋳造品を提供でき、材料、労力、および機械加工の大幅なコスト削減を顧客に提供します。アルミニウム、青銅、マグネシウム、炭素鋼、ステンレス鋼など、最も一般的な金属を利用できます。インベストメント鋳造で製造された部品には、タービンブレード、医療機器、銃器部品、ギア、宝石、ゴルフクラブヘッド、および複雑な形状を持つ他の多くの機械部品が含まれます。

2.ロストワックス鋳造の長所と短所

利点：
✔非常に複雑な形状と複雑な機能を備えたパーツは、インベストメントキャスティングを使用して単一のピースとしてキャストできます
✔短い長さまたは浅い深さの機能により、0.40 mm（0.015インチ）までの薄いセクションをコールドシャット欠陥なしでキャストできます
✔ロストワックスキャスティングは優れた寸法精度を備えており、0.075 mm（0.003インチ）のより厳しい公差を簡単に実現できます。
✔同様の製造プロセスと比較して、失われたワックス鋳造は後処理なしで優れた表面仕上げを達成することができます。通常、約1.3〜0.4ミクロンのRMS Ra
✔投資鋳造材料に関してほぼ無制限の自由を提供しますが、使用される最も一般的な材料には、アルミニウム合金、鋳鉄、および非鉄合金が含まれます。このプロセスは、高温合金にとって特に魅力的です。
✔壁にドラフトを作成する必要はありませんが、マスターダイを使用してワックスパターンを作成する場合は、面にドラフトを作成すると、パターン作成プロセスが簡単になります。
✔別れの線がないので、キャストにはフラッシュがありません。ただし、ワックスパターンにはマスターダイからのパーティングラインがある場合があります。
✔追加の機械加工をなくすか減らすことができ、通常は0.4〜1 mm（0.015〜0.040インチ）の余裕で十分です。
✔非常に滑らかな鋳造面と組み合わせることで、優れた寸法精度を実現できます。これらの機能は、石膏または金型プロセスでは鋳造できない、高融点で機械加工が難しい金属から製品を製造する場合に特に魅力的です。
✔使用されたワックスは通常、再利用のために回収することができます。

短所：
✖他の金属鋳造法と比較して、ロストワックス鋳造は多くの複雑なステップを伴い、プロセスを比較的高価にします。ただし、一部の手順は特定の製品に対して自動化できます。ダイカストや砂型鋳造よりも高価になる可能性がありますが、大量の場合、単位あたりのコストは減少します。
✖パターンを作成するためのダイのコストが高いため、従来、投資キャストは大量生産に制限されていました。
✖高いコストは、特殊な機器の要件、高価な耐火材料、および高い人件費によるものでもあります
✖コアが必要な部品、1.6 mm未満の穴、または直径の1.5倍より深い穴がある部品は鋳造が困難です

3.ロストワックス鋳造のプロセスステップ

次の手順は、複雑な形状と複雑な詳細を備えた部品を製造するために実行する手順です。

1.ワックスパターンの作成：完成したパーツのジオメトリを複製するパターンは、次の2つの主要な方法のいずれかを使用して作成されます。
a。ワックス注入ダイを作成します
b.3Dプリントパターン
i。ワックス注入ダイを使用する場合、最初のステップでは、アルミニウムから金属ダイを設計および構築します。このダイは、溶融したワックスを高圧下でキャビティに注入することにより、目的の部品のワックスレプリカを作成します。ダイは、ボリューム要件に応じて、単純な1キャビティ手動ツールまたは複雑なマルチキャビティ自動ツールとして作成できます。
ii。3D印刷パターンを使用する場合は、パーツの形状を含むCADモデルがプリンターに送信され、パーツが印刷されます。
2.ワックスの組み立て：次に、ワックスのパターンをランナーに組み立て、完成したツリーに組み立てて、すぐに浸します。
3.スラリーコーティング：次に、アセンブリを高品質のセラミックスラリーに浸して、ワックスツリーの周りにセラミックシェルを構築します。
4.スタッコイング：スラリーコーティングが行われた後、砂の粒子がウェットツリーアセンブリの表面に滴下されます。これは、ワックスアセンブリ表面のコーティング層を厚くして強化するのに役立ちます。
5.手順5と6を繰り返します。アセンブリが目的のシェルの厚さになるまで、手順5と6を繰り返します。次に、アセンブリを硬化させて乾燥させます。
6.脱ろう：新しく構築されたシェル内のワックスが削除されます。脱ロウは、蒸気脱ロウオートクレーブまたはフラッシュファイア炉を使用して行われます。
7.鋳造：これで、希望の溶融金属が予熱された金型キャビティに注入されます。
8.冷却：次に、金型を置いて溶融金属を冷却および固化させ、それが最終鋳造品になります。
9.シェルの除去：シェルの材料は、ハンマーのノックアウト、振動、およびスチールグリットブラストのプロセスによって除去されます。
10.カットオフ：完成したパーツは、ゲーティングおよびランナーシステムから切り離されます。
11.仕上げ：次に、必要な最終表面を実現するために、研削、サンドブラスト、コーティングなどのさまざまな仕上げ技術が採用されます。
12.テスト：仕上げ作業が完了すると、部品の表面および表面下の欠陥が検査されます。表面には目視および蛍光透過剤検査が行われ、表面下の欠陥の識別にはX線が使用されます。

4.ロストワックス鋳造と他の鋳造プロセス

5.よくある質問

Q：ロストワックス鋳造を使用する際の考慮事項は何ですか？A：1。ツーリングコスト：
少量の要件の場合、恒久的な工具を使用すると、他の方法よりも費用がかかる可能性があります。これらのアプリケーションの場合、SLAまたは印刷されたパターンが費用効果の高い代替手段になる可能性があります（数量が1つであっても）。
インベストメント鋳造が最大の価値をもたらすかどうかを決定する際のもう1つの重要な要素は初期費用です。インベストメント鋳造ツールは通常、複雑なコンポーネントを製造するために一緒に取り付けられた複数の部品で構成されています。この「フロントエンド」のコストは重要ではありませんが、その後の機械加工や製造の欠如によって簡単に相殺できます。
2.サイズ制限：
さまざまなサイズの投資鋳造品を作成することが可能です。その範囲には上限があり、砂型鋳造のような他の成形技術よりも低くなっています。
3.非常に小さな構造：
インベストメント鋳造は薄肉用途に最適ですが、コアを使用する非常に小さな内部形状は課題を提示する可能性があります。穴は通常、直径の1/16（1.6mm）より小さくしたり1.5倍より深くしたりすることはできません。
4.タイミング：
マルチステップのインベストメント鋳造プロセスは、他のプロセスよりも時間がかかります。処理時間は他の方法よりも短くすることができます。

Q：なぜロストワックス鋳造と呼ばれるのですか？
A：粘土モデルの周りの型を閉じた後、モデルと型の間の隙間にホットワックスを注ぎます。これにより、ワックスが溶けて型から流出し、耐火粘土モデルとインベストメント型の間にスペースが残ります。これが、この方法がロストワックスプロセスと呼ばれる理由です。

Q：インベストメント鋳造はどのくらい正確ですか？
A：インベストメントキャスティングは、1インチあたり+/- 0.005インチの範囲で優れたディテールと精度を実現できます。詳細と機能のために追加の機械加工はほとんど必要ありません。