ロストワックス鋳造について話すとき、人々はワックスのパターンや最終的な金属の流し込みにこだわることがよくあります。セラミックスラリー？これは単純なペイント、背景ステップのように扱われます。それが最初の間違いです。実際には、スラリーは文字通りの金型メーカーです。その挙動によって、完璧な鋳物が得られるか、それとも高価なスクラップの山が得られるかが決まります。商品ではありません。ステンレス鋼では機能するバッチでも、薄肉のニッケルベース合金コンポーネントでは壊滅的に失敗する可能性があります。経験豊富なショップであっても、それを画一的なミックスとして扱い、シェルの亀裂、インクルージョン、またはひどい表面仕上げに直面して、脱蝋や炉のせいにするショップを私はあまりにも多く見てきました。真実は通常、スラリータンクから始まります。
単なる泥ではありません - 作曲は交渉です
ベースはシンプルです: 耐火粉 (溶融シリカやジルコンなど) と結合剤 (通常はコロイダルシリカまたはケイ酸エチル) です。しかし、単純なことはそこで終わります。小麦粉の粒度分布は重要です。適切な充填密度を達成するには、粗粒子と細粒子を混合する必要があります。細かすぎると、乾燥や焼成時に過度の収縮やひび割れが発生します。粗すぎると表面の仕上げが粗くなり、苦労してワックスに取り込んだディテールがすべて失われます。私たちの仕事のほとんどにおいて、 ロストワックス鋳造用セラミックスラリー QSY では、耐熱合金にはジルコンベースのシステムを重視しています。耐火性が高く、炉から叫び声を上げてコバルトベースの合金を流し込む場合、これは譲れません。
バインダーの選択もまた判断の分かれ目です。コロイダルシリカは使いやすい水ベースですが、ゆっくりと強度を高めます。ケイ酸エチルは非常に強力なシェルを迅速に構築しますが、アルコールベースであるため火災の危険性があり、粘度制御が難しく、シェルが硬くなりすぎて金属に熱い裂傷が発生する可能性があります。当社では両方を使用していますが、スチールまたはステンレス製の複雑で薄片の部品の場合は、ハイブリッド システムを使用することがよくあります。グリーン強度、焼成強度、浸透性のバランスが重要です。教科書的な答えはありません。その日の工房の湿度に合わせて調整するレシピです。
それから添加物です。表面張力を下げるために数滴の湿潤剤を使用すると、特に扱いにくい疎水性の表面でスラリーがワックスを均一にコーティングします。消泡剤は必須です。閉じ込められた気泡は、発生を待っているシェルの欠陥です。特定の形状では、セラミックのヘアライン亀裂を防ぐために、少量の特別なベイニング防止添加剤が必要になる場合があります。これを混ぜ合わせます。ただ見るだけではありません。あなたはそれを感じます。粘度は特定の方法で指をコーティングし、均一で不透明な層を残す必要があります。ザーンカップでチェックしますが、経験豊富な人は滴り方でわかります。
悪魔が進行中: レオロジーと制御
混合とは単にタンクに物を投入することではありません。これは、混合物に空気が混入するのを避けるための、制御された、多くの場合遅いプロセスです。特殊な羽根角度を持つプロペラミキサーを使用しています。混合後、化学的性質を安定させるために、スラリーを熟成させる必要があります (場合によっては 24 時間)。レオロジーが変化します。新しく混合したスラリーはワックスツリーから急速に排出され、薄くて弱いコートが残る可能性があります。熟成したものはより優れたチキソトロピー特性を持ち、撹拌すると流動しますが、静止するとその形状を保持し、均一な層を形成します。
制御パラメータは毎日の儀式です。密度（または比重）は宗教的にチェックされます。水が蒸発すると密度が上がるので、蒸留水で密度を元に戻す必要があります。粘度はシフト前に毎回チェックされます。コロイダルシリカ系では pH が重要です。ドリフトすると、シリカ粒子が早期にゲル化し始め、バッチ全体が台無しになる可能性があります。私は一度、汚染されたバケツを使用して pH が変化したため、500 リットルのタンクを紛失したことがあります。それは手続き上の規律において高価な教訓でした。単に液体を維持しているだけではありません。生きたコロイド系を維持しているのです。
ワックスアセンブリを浸すのは芸術です。最初のコート、つまり下塗りが最も重要です。表面仕上げを定義します。ここでは、より上質な小麦粉を使用することが多く、時にはより上質なジルコンを加えることもあります。排水時間、水溜まりを避けるための木の回転、環境の粉塵制御など、すべてが重要です。 1回目の塗装後、すぐにスラリーが濡れているうちにスタッコ（粗い砂）を塗ります。その後、乾燥、浸漬、スタッコ塗り、乾燥というサイクルになります。乾燥環境 (温度、湿度、空気流) は、スラリー自体と同じくらい重要です。これを急いで行うと、水分が閉じ込められた緑色の殻ができ、脱蝋中に蒸気となって爆発します。
好例: ニッケル基合金タービンブレード
ここで理論がぶつかるのです。私たちは、少量のニッケル基合金タービンブレードのプロジェクトを持っていました。ワックスのパターンは複雑で、内部に冷却チャネルがありました。最初の実行では、標準の鋼合金スラリー配合を使用しました。結果？オートクレーブで脱脂した後、いくつかのブレードの後縁に細かい亀裂が見られました。シェルは硬すぎて、ワックスの急速な膨張に耐えることができませんでした。問題はスラリーとバインダーのシステムにありました。この形状には強すぎて脆すぎました。
この修正は、 ロストワックス鋳造用セラミックスラリー。まず、最初の 2 つのコートでバインダーの比率をわずかに減らし、柔軟性を少しだけ高めました。次に、応力集中点を減らすために、最初のコートのスタッコを角の少ない丸い粒子の砂に切り替えました。第三に、最初の塗装間の乾燥時間を 50% 延長しました。生産は遅くなりましたが、うまくいきました。シェルは金属を扱うのに十分な強度を備えていますが、脱蝋に耐えるのに十分な浸透性と微粒子付与を備えていました。こういったトラブルシューティングは、次のようなショップでは標準的です。 青島強泉源科技有限公司 (QSY)ここで、鋳鉄から特殊合金までの材料ポートフォリオにより、スラリーを定数ではなく変数として考慮する必要があります。
もう 1 つの微妙な点は、これらの高温合金の場合、シェルは注入温度だけでなく、巨大な鋳造中心がゆっくりと凝固するための長時間の熱にも耐える必要があるということです。スラリーの焼結または軟化が早すぎると、金属の浸透が起こり、粗い融合した表面が形成され、清掃するのが大変になります。長年にわたって開発された当社のジルコン スラリー配合は、その完全性を限界まで維持するように設計されており、そのため当社はコバルトおよびニッケルベースの部品の厳しい仕様に確実に対応できます。
よくある落とし穴とその感触
技術的な仕様以外にも、直感があります。浸漬回数が多すぎるスラリーには、漆喰や加水分解した結合剤からの粉塵が蓄積します。厚くなり、粒子サイズが変化します。粘度を調整するために水を加え続けることはできません。それはバインダーの含有量を薄めます。定期的にタンクを新しいスラリーでリフレッシュする必要があります。タンクのライフ サイクルには、通常は数回の更新サイクル後に、完全にバランスがとれたスイート スポットがあります。
永続的な問題の 1 つは、スラリーの排水によりワックス パターンの底部に棚や厚い堆積物が形成されることです。これにより、注入中に熱質量の差が生じ、その箇所の金属に収縮気孔が発生します。解決策は常にスラリー自体にあるわけではなく、浸漬技術にあります。場合によっては、均一なコートを得るために浸漬し、180 度回転し、再度浸漬する必要があります。手作業による修正です。
最後に、スラリーとその後の焼成の関係についてです。シェルは、残留ワックスと揮発性物質を焼き尽くし、最終的な強度を高めるために焼成する必要があります。スラリーの配合が間違っていると、焼成中に砲弾が剥がれたり亀裂が入ったりする可能性があります。実稼働にコミットする前に、新しいバッチまたはフォーミュラからのシェルでテスト起動を常に実行します。格安の保険です。焼成されたシェルは一貫した色を持ち、軽く叩いたときにクリアで共鳴音がするはずです。鈍い音はトラブルを意味します。強度が低いか、微小な亀裂が発生している可能性があります。
結論: 基礎がすべてです
したがって、シェルモールドから複雑なインベストメント鋳造まで、QSY でこのゲームに 30 年取り組んできましたが、心に留めておくべきことが 1 つあるとすれば、それはこれです。それは、スラリー ルームを決して過小評価しないことです。の ロストワックス鋳造用セラミックスラリー ワックスパターンと溶融金属の間の基本的な契約です。それは、敬意と絶え間ない観察を必要とする、ダイナミックで生きた物質システムです。最高のワックス、完璧なゲート設計、校正された炉を用意できても、スラリーの管理が不十分だとすべてが台無しになってしまいます。それは華やかな仕事ではなく、面倒で繰り返しの多い作業ですが、その後に続くすべての品質は、そのタンクの中で層ごとに構築されます。本当の専門知識は、仕様書にそれを組み込むことだけにあるわけではありません。それは、今日木の上にある部品、来週注がれる合金、そして解決したものの別の形で再び現れるかもしれない問題に対して、どのように微調整するかを知ることにあります。それが工芸です。
