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砂型鋳造とインベストメント鋳造の違い

型材料

表面仕上げ

寸法精度と公差

設計の複雑さ

鋳造金属

コスト考慮事項

生産数量

鋳造後処理

寸法精度の要因

各プロセスの強み

砂型鋳造とインベストメント鋳造は、製造業で使用される2つの主要な金属鋳造プロセスです。どちらも溶融金属を型空洞に流し込んで部品を形成します。しかし、砂型鋳造とインベストメント鋳造では使用する型材料と方法が異なり、表面仕上げ、寸法精度、複雑さ、コストに違いが生じます。

型材料

両プロセスの主な違いは、使用する型材料にあります：

砂型鋳造は、通常、砂、粘土、水を混合した生砂（グリーンサンド）などの砂型を使用します。砂は模型の周りに詰められ、型空洞が作られます。溶融金属を型に流し込んで部品を形成します。
インベストメント鋳造は、使い捨てのワックス模型に耐火性セラミックスラリーをコーティングして作られたセラミック型を使用します。ワックスを溶かし、炉で型を焼成することで、精密なセラミック型が残ります。このセラミックシェル型は、反応性合金を鋳造するための高温に耐えることができます。

鋳造部品の表面仕上げは、一般的にインベストメント鋳造の方が優れています。砂型鋳造は、より粗い表面質感の鋳造品を生み出します。

インベストメント鋳造はまた、砂型鋳造と比較して、より優れた寸法精度とより厳しい公差を持つ鋳造品を生み出します。

砂型鋳造の寸法公差は、鋳造品全体の寸法の約±1.5%です。高品質の砂型鋳造品では±1%まで改善できます。
インベストメント鋳造は、ほとんどの鋳造品で±0.5%という厳しい寸法公差を達成できます。これにより、複雑な部品をほぼネットシェイプに近い状態で鋳造でき、加工要件を減らすことができます。

インベストメント鋳造で使用される繊維強化セラミック型は、砂型鋳造よりも、より高い複雑さと細かいディテールを持つ鋳造品を生産できます。

生砂と比較して、インベストメント型を使用することで、反応性金属や高融点金属を含む、より広範な合金を鋳造できます：

砂型鋳造は、主にアルミニウム、亜鉛、マグネシウム、銅合金などの低融点非鉄金属に使用されます。ほとんどの鉄系合金を鋳造できますが、高融点合金には苦戦します。
インベストメント鋳造は、ステンレス鋼、工具鋼、ニッケル合金、チタン、タングステン、その他の特殊な、反応性の、または高温合金を含む、ほぼすべての金属を鋳造できます。

インベストメント鋳造は、セラミック型の初期コストが高いですが、生産量が増えると部品あたりのコストは低くなります。そのため、試作や少量生産には砂型鋳造が好まれます。

両プロセスは、異なる生産数量に適しています：

砂型鋳造は、1〜1000個の鋳造品という小規模から中規模の生産ロットに使用されます。短いリードタイムと設計変更に対応できます。
インベストメント鋳造は、1000ユニットを超える長い生産ロットにより適しています。立ち上げコストは高いですが、生産量が増えると部品あたりのコストは低くなります。

鋳造後、追加の処理工程が必要になる場合があります：

砂型鋳造品は、粗い鋳放し面を改善するために、しばしば広範な仕上げを必要とします。フェットリング、研削、機械加工、研磨、その他の二次作業が必要になる場合があります。
インベストメント鋳造品は、湯口やゲートを取り除く以外にほとんど仕上げを必要としません。滑らかな鋳造表面により、砂型鋳造品と比較して追加の処理が最小限に抑えられます。