「ロストワックス鋳造」と聞くと、ほとんどの人は、タービンブレード、医療用インプラント、複雑な宝石など、最終的に輝く金属部品を思い浮かべます。光沢のあるものは、ほとんどの場合、カビです。セラミックシェルは製品ではありませんが、これなしでは製品は存在しません。すべてを定義するのはネガティブスペースです。また、ワックス パターンが難しい部分であるという、コストがかかる誤解がよくあります。私の経験では、そこからは本当の仕事はまだ始まっていません。金型は、プロセスの勝敗を決めるものです。
シェル ゲーム: 重要なのはレイヤーです
シェル自体について話しましょう。それは一度のディップ・アンド・ダンクではありません。それは儀式です。まず、ワックス アセンブリ (ツリー、クラスターなど、実行しているものは何でも) から始めます。最初のコートであるプライム スラリーが最も重要です。これは、ワックス パターンのあらゆる詳細をキャプチャするインターフェイスです。 Ra 3.2 以上の表面仕上げスペックをお持ちの場合、このコートがヒットするかどうかを決定します。特に航空宇宙や医療分野などの高信頼性部品の場合、この最初の層にジルコンベースのスラリーを使用しているショップを見てきました。ここの耐火小麦粉は非常に細かく、パンを焼く小麦粉にほとんど似ています。しこりはありますか？後で、それらが鋳造上の結節として表示されます。保証されています。
各ディップに続くスタッコ塗りのプロセスもまた判断の分かれ目です。スタッコ（溶融シリカ、アルミナ、ジルコンサンド）の粒径は、層が進むごとに大きくなります。最初の漆喰は、細部を保存するために、200 メッシュのほぼ粉塵になる場合があります。 4 回目または 5 回目のコートでは、より粗い 30 ～ 50 メッシュの素材を使用して、ワックスを除去して注ぐための厚みと強度を高めます。リズムはすべてです：浸す、排水する、漆喰、乾燥する。繰り返す。乾燥環境は沈黙のパートナーです。湿気が多すぎると層が適切に硬化しません。殻は「緑色」のままで弱いままです。熱すぎて乾燥しすぎると、溶媒の蒸発が速すぎてひび割れが発生する危険があります。管理が不十分な乾燥室でバッチを作ったところ、革のような皮ができてしまい、後でトラブルを引き起こすだけだったことがあります。
そしてレイヤーの数は？それは教科書に載っているものではありません。小さなブロンズ彫刻なら5～6層で済むかもしれません。 1500℃以上で注ぐニッケル基超合金タービンブレード? 9 層、おそらく 12 層を見ていることになります。シェルが一定の重さになり、叩いたときに鈍い音がするまで組み立てます。それは触覚的なものです。目標は、脱蝋（最近では通常、蒸気オートクレーブ）の熱衝撃に耐え、座屈や亀裂を生じることなく溶融金属の川を押しとどめることができるシェルです。それがこのプロジェクトの全体の目的です ロストワックス鋳型.
脱ワックス: 真実の瞬間
これはシェルの最初の実際のテストです。これらすべての細心の注意を払った層がフラッシュ加熱されようとしています。古いフラッシュファイア方式はほとんど廃止され、煩雑でシェルに負担がかかりすぎます。今は高圧蒸気オートクレーブです。原理は簡単です。シェルを急速に加熱し、内側からワックスを溶かします。処刑はそうではありません。温度と圧力の上昇速度はレシピです。速すぎると、膨張するワックスによって砲弾が手榴弾のように内側から吹き飛ばされる可能性があります。遅すぎると、ワックスが溶けて不均一に排出され、残留物が残り、後で燃え尽きて欠陥が発生する可能性があります。
ステンレス製のバルブ本体の仕事を覚えています。ワックスパターンは厚かったです。標準的なオートクレーブサイクルを実行しました。その結果、シェル破壊率は 30% でした。厚い部分の中心に閉じ込められたワックスは、ゲート システムを通って逃げるよりも早く膨張しました。ワックスの除去を容易にするために、内部の通気口を追加したり、ゲートのデザインを変更したりするなど、ワックスのパターンに戻って修正する必要がありました。これは残酷な教訓でした。金型の設計はワックスから始まりますが、それは脱ワックスの段階で検証されなければなりません。シェルは受動的ではありません。それは、それが置き換えられるように設計されたワックスとの激しい対話の中にあります。
ワックスの回収は独自の世界です。ワックスを取り出し、濾過し、新しいワックスとブレンドして特性を維持します。しかし、それはまた別の話です。シェルは空で壊れやすく、パーツの完璧なキャビティを保持しています。いわゆるグリーンステートです。次の目的地は炉です。
燃え尽き症候群と集中力: 化学が起こる場所
バーンアウト炉は 2 つの仕事をします。1 つはワックスや水分の最後の痕跡を取り除き、もう 1 つはセラミック粒子を一緒に焼結し、グリーン シェルを強力な一体型の鋳型に変えることです。上昇率が再び重要になります。殻を割るガスを発生させずに、ゆっくりと有機物を焼き尽くす必要があります。一般的なサイクルでは、200°C で 1 時間保持し、その後ゆっくりと 900 ～ 1000°C まで上昇します。ただ加熱するだけではありません。スラリー中のバインダーの化学的性質を変化させているのです。
ここで物質的な知識が鍵となります。コバルトクロム医療用合金を注ぐ場合、シェルの組成は、その特定の温度で金属の侵入に耐える必要があります。炭素鋼用に設計されたシェルはコバルトと単純に反応し、表面汚染を引き起こす可能性があります。深い物質的な経験を持つ企業 青島強泉源科技有限公司(QSY)、数十年にわたってこの知識をプロセスに組み込んでいます。彼らのサイトでは、 tsingtaocnc.com、彼らはコバルトとニッケルベースの合金を扱うことに言及しています。このことは、合金の高い反応性と鋳込み温度に対処するために、おそらく追加のジルコンや特殊な結合剤を使用した特定のシェル配合物を開発した可能性が高いことを示しています。これは一般的なプロセスではありません。
金型が熱いときに（熱衝撃を防ぎ、金属の流動性を高めるために、摂氏数百度の状態で注入することがよくあります）、注入します。金属がセラミックにぶつかります。これがその瞬間です ロストワックス鋳型 自分たちの価値を証明してください。熱応力や静金属圧に耐え、不純物が混入しないようにする必要があります。発砲が不十分な砲弾は砕ける可能性があります。焼きすぎると脆くなる可能性があります。狭い窓ですね。
ノックアウトとその余波
鋳物が固まって冷えたら、型を壊します。それは、ウォータージェット、振動、時には力強い力など、満足のいく暴力的なプロセスです。うまくできた殻は、粉ではなく、塊になって剥がれるはずです。粉状になっている場合は焼き不足の可能性があります。部分的に金属に融合している場合、それは反応であり、合金のシェル材料が間違っています。
貝殻の空洞の内面、つまり金属と接触している面が物語を語ります。比較的スムーズになるはずです。キャビティの表面にオレンジの皮のような粗いテクスチャが見られる場合、それは鋳物の表面に直接反映されます。この粗さは、最初のスラリーコートが厚すぎるか、最初のスタッコが適切に埋め込まれていないことが原因で発生することがよくあります。これはあなたの最初の潜水の法医学的記録です。型の内部にあるすべての欠陥は、鋳造品のプラスの特徴になります。隠れることはありません。
ここで、金型の欠陥による真のコストが明らかになります。鋳造品の表面の穴は研磨できる可能性があります。ひび割れた殻からのミスターン？それは完全な損失であり、ワックスパターン以降の付加価値をすべて失ったことになります。金型は消耗品ですが、チェーンの中で最も重要な消耗品です。
標準を超えて: 複雑さと判断の要求
すべての金型が同じように作られるわけではありません。電子機器用の液体冷却プレートなど、深くて狭いチャネルを持つ部品を考えてみましょう。空気を閉じ込めることなく、これらの溝の奥深くまでスラリーを均一にコーティングするのは悪夢のような作業です。場合によっては、真空補助コーティングを使用したり、浸漬中にツリーを回転させたりする必要があるかもしれません。排水は難しいです。スラリーが溜まって厚い斑点ができ、後でシェルに亀裂が生じる可能性があります。
またはコア。場合によっては、ワックスだけでは形成できない内部空洞が必要になることがあります。シェルを作る前に、ワックスパターンにセラミックコアを挿入します。ここで、シェルは、発砲中や注湯中にこのコアと結合するか、少なくともこのコアに対応する必要があります。シェルとコア材料の間の熱膨張差は、まったく新しい変数です。一緒に動かないと、コアがずれたり亀裂が入ったりして、内部形状が損なわれる可能性があります。金型が複合構造となる先進の領域です。
それから、そのスケールの大きさです。高さ1メートルを超える部品の金型を担当してきました。これほど大きなものの殻は、取り扱う際に自重を支えなければなりません。これらの巨大で壊れやすい構造物を浸し、乾燥させ、移動させる物流は、それ自体がエンジニアリング プロジェクトです。マニュアルに従うだけではだめです。カスタムラック、特殊な乾燥シーケンスなどのトリックを開発します。ここでは、QSY が引用しているように、30 年間の運営が、根付いた問題解決の直観のようなものに変換されます。さまざまな種類のパターンで、優れたシェルがどのような感触であるかを学びます。それは科学の上に重ねられた工芸品です。
したがって、精密インベストメント鋳造を見るときは、金属だけを見ないでください。それを作ったセラミックの貝殻の幽霊を見てください。すべての輪郭、すべての表面仕上げ、すべての薄い壁は、層状に焼成されたセラミックの品質と管理の証です。 ロストワックス鋳型。彼らは、プロセス全体の知られざる破壊された証人です。それらを正しく理解することはプロセスのステップではありません。それはプロセスです。あとは準備か後片付けです。
