インベストメント鋳造プロセスとは？
インベストメント鋳造、またはロストワックス鋳造は、複雑で高精度な金属部品を作成するための高度な金属成形プロセスです。このプロセスでは、使い捨てのワックスパターンをセラミックスラリーでコーティングしたセラミック型を使用します。ワックスはセラミックシェル型から溶かし出され、複雑で詳細な金属部品を鋳造するための中空の型キャビティが残ります。
Newayのインベストメント鋳造サービスは、通常、重要な航空宇宙部品、タービンブレード、医療用インプラント、宝飾品、および加工が困難な金属製のその他の高価値部品の製造に使用されます。このプロセスにより、他の鋳造方法では不可能な優れた表面仕上げで複雑な形状を生産することが可能になります。
インベストメント鋳造プロセスの工程
インベストメント鋳造には、以下の主要な工程が含まれます：
パターン製作 プロセスは、最終的な金属部品を複製する精密なワックスパターンを作成することから始まります。精度を確保するために、パターンは射出成形されます。一般的なワックスパターン材料には、パラフィン、蜜蝋、カルナウバ蝋、エポキシ樹脂などがあります。中空部品には、剛性のあるコアが挿入される場合があります。
型組立 ワックスパターンは湯口に取り付けられ、パターンクラスターまたはツリーを形成します。セラミックスラリーに繰り返し浸漬し、粗いセラミック粒子でスタッコ塗りし、パターンの周囲に硬いセラミックシェルが形成されるまで空気乾燥させます。セラミック型は通常、十分な強度を得るために4〜8回のコーティングを行います。
脱蝋 セラミック型はフラッシュファイア脱蝋炉で加熱され、シェルから内部のワックスパターンを溶かし出します。これにより、元のワックスパターンの形状に一致する中空の型が残ります。
焼成 セラミックシェルは、1600〜1800°Fの炉で焼成することで硬化されます。これにより、残留ワックスが除去され、セラミック粒子が焼結されて、溶融金属を注ぐ際の高温高圧に耐えられる強固で融合した型になります。
鋳造 焼成されたセラミック型に、重力、圧力、または真空注湯により溶融金属を充填します。インベストメント型により、高融点合金の鋳造が可能になります。金属は型キャビティの精密な形状に固化します。
固化後、機械的振動、ウォータージェット、または化学溶解を使用してセラミックシェルを破壊することで、鋳造品を型から取り出します。これはディベスティングと呼ばれます。湯口やゲートは最終鋳造品から切断されます。
仕上げ 鋳造部品は、必要に応じて、所定の寸法、外観、材料特性を達成するために、仕上げ前に洗浄、熱処理、または機械加工が行われる場合があります。射出成形されたワックスパターンの精度により、最小限の仕上げしか必要ありません。
インベストメント鋳造の利点
高い寸法精度と滑らかな表面仕上げ
複雑な形状と繊細なディテールを生産する能力
ステンレス鋼、超合金、チタンなどの特殊合金の鋳造
低い労働力要件と高い再現性
少量生産に最適
二次加工が最小限
ワックスコアを使用して中空鋳造品を作成可能
大小の部品の鋳造に適している
インベストメント鋳造の欠点
ワックスパターン射出金型の高い工具コスト
4〜12週間の長いリードタイム
パターン設備に基づくサイズ制限
金属注湯時のセラミックシェル割れのリスク
短い生産ロットに限定される
10〜15%の高いスクラップ率
より小さな鋳造部品サイズに制限される
インベストメント鋳造の用途
航空宇宙 - タービンブレード、インペラー、構造鋳造品
防衛 - 装甲、砲弾、継手
医療 - インプラント、義肢、器具
自動車 - ターボチャージャー、クランプ、ギア
食品加工 - バルブ、パイプ継手
宝飾品鋳造
インベストメント鋳造用合金
ステンレス鋼 - 316, 410, 17-4PH, 15-5PH
コバルトおよびニッケル超合金 - インコネル、ハステロイ、レネ
工具鋼 - H13, P20, 420ステンレス
チタンおよびチタン合金 - Ti-6Al-4V, TiAl
難融金属 - タングステン、ニオブ、タンタル
貴金属 - 金、銀、プラチナ
銅合金 - 真鍮、青銅
これらの合金は、他の方法では製造が困難または不可能です。インベストメント鋳造により、優れた材料特性を持つ部品を生産することが可能になります。
インベストメント鋳造用パターン材料
パターン材料は、残留物を残さずにセラミック型から燃焼、溶融、または蒸発する必要があります。一般的なパターン用ワックスには以下が含まれます：
パラフィンワックス - 最も経済的な選択肢
蜜蝋 - 強度が高く、灰分が少ない
カルナウバ蝋 - 非常に硬く、収縮が少ない
エポキシ樹脂 - 高精度で安定性が高い
ワックスは、寸法安定性と低灰分を実現するために充填剤と配合されます。パターンワックスは、精密なパターン製造のために高圧下で金型に射出成形されます。
インベストメント鋳造用セラミックスラリー
プライムスラリーは表面仕上げ品質を決定します。ジルコンベースのプライミングスラリーは、非常に滑らかな仕上げのために微細なジルコニア粒子を堆積させます。バックアップスラリーは、シェルの厚さと強度を迅速に構築するために溶融シリカを含みます。水系およびアルコール系のスラリーの両方が使用されます。
溶融シリカ、アルミナ、ジルコン砂などのスタッコ骨材の選択は、機械的強度、透気性、耐熱衝撃性を決定します。スラリーは、浸漬、塗布、または噴霧技術によって適用されます。
インベストメント鋳造は、重要な産業分野で非常に複雑で高性能な金属部品を製造するために不可欠なプロセスです。これは、特殊なワックスパターン工具、セラミック型製作、および溶融金属注湯技術を活用して、優れた鋳造状態の部品品質と幾何学的複雑さを実現します。
Newayのインベストメント鋳造サービス
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