正直に言うと、ほとんどの人は「ロストワックス鋳造」と聞くと、古風な職人がジュエリーの石膏型に溶けた銀を慎重に流し込む様子を想像します。それは間違いではありませんが、産業界におけるこのプロセスの真の姿のほんの一部であり、ほとんどロマンチック化されたものです。用語自体は、 ロストワックス金属鋳造、より正確にはインベストメントキャスティングは、しばしば過度に単純化されます。本当の課題は、金属を溶かしてワックスを失うことだけではありません。最初のワックスパターンから最終熱処理まで、チェーン全体を制御して、他のプロセスでは到達できない公差と材料の完全性を達成することが重要です。ここは芸術と容赦のない冶金が出会う場所です。
ワックスは始まりにすぎません、それは頭痛の種です
誰もが金属に執着しますが、ワックスのパターンが仕事の勝敗を左右します。ワックスの射出パラメータ (温度、圧力、滞留時間) がすべてを決定します。熱すぎるとワックスが奇妙に収縮し、セラミック シェルを構築した後にのみ現れる反りを引き起こします。冷たすぎると、サーフェスの複製が不十分になり、場合によっては流線さえも悪くなります。優良店であれば、その日のワックスの挙動に影響を与える周囲の湿度を考慮していなかったため、バッチ全体を廃棄する店も見たことがあります。率直に言って、それは生きた素材です。
次に、ワックスツリーを組み立てます。これは手作業による熟練した作業です。ただパーツを接着しているだけではありません。あなたはゲート システムを設計しているのです。スプルー、ランナー、インゲートは、金属が金型に完全に充填され、方向性を持って固化して収縮気孔を最小限に抑えることができるように設計する必要があります。これを間違えると、内部に欠陥があり、応力がかかると破損する、美しく寸法的に完璧な鋳物ができてしまいます。二相ステンレス鋼のポンプ インペラのプロジェクトを思い出します。このプロジェクトでは、微小亀裂の原因となっていた持続的なホット スポットを除去するためにゲートの位置を 3 回再調整する必要がありました。
この段階では、鋳造工場の経験が大きく左右されます。みたいな会社 青島強泉源科技有限公司(QSY)30 年もゲームに携わってきた彼らなら、これは科学の結果だと言えるでしょう。そのようなプロセスメモリを偽造することはできません。それは木を組み立てる作業員の指先にあり、後でシェルのコーティングを台無しにする塊を作ることなく、シールに使用するワックスの量を正確に知っています。彼らが長期的に焦点を当てているのは、 インベストメント鋳造 ということは、彼らはおそらく想像できるあらゆるワックスの破損モードを見てきた可能性が高いことを意味します。
シェルの構築: セラミックスキンを層ごとに構築
シェルの製造プロセスは、紙に書くと一見単純です。ワックスツリーをセラミックスラリーに浸し、砂で漆喰を塗り、乾燥させ、これを繰り返します。しかし、悪魔は細部に宿ります。スラリーの粘度は、温度や材料の蒸発によって変化するため、常に監視する必要があります。最初のコートであるフェイスコートが最も重要です。超微細なジルコン粉または同様のものを使用して、あらゆる細部をキャプチャします。このコートが汚れていたり、不均一に塗布されていると、後で何をしても、最終的な鋳造表面に穴が開いたり、荒れた状態になってしまいます。
その後の層で強度が増します。細かい漆喰から粗い材料に移行します。乾燥環境は非常に重要です。速すぎると内部応力によりシェルに亀裂が入り、遅すぎるとカビが生えたり垂れ下がったりする危険があります。湿気の多い気候では、これは絶え間ない戦いです。モンスーンの季節には乾燥室で除湿機を年中無休で稼働させていました。次の浸漬の前に各層が完全に乾燥している必要があります。そうしないと、水分が閉じ込められ、脱蝋段階で蒸気になり、殻が内側から外側にひび割れてしまいます。 3 層目の乾燥を急いだため、オートクレーブで砲弾全体が爆発してしまい、壮観で高価な大混乱に見舞われました。
最終的なシェルの厚さは判断次第です。厚いほど大型鋳造品の強度は高くなりますが、より多くの材料が加熱されることになり、金属の冷却速度に影響します。薄肉のコンポーネントの場合、金属の動的な圧力に耐えられるほど頑丈でありながら、冷却を引き起こすほど大きくないシェルが必要です。それは、台無しになったバッチから学ぶバランスです。
脱蝋と焼成: 引き返せないポイント
これが失われた部分です。ワックスを元に戻すことはできません。主な方法はオートクレーブ（蒸気）とフラッシュファイアの 2 つです。オートクレーブはシェルに優しく、高圧蒸気を使用してワックスを溶かして吹き飛ばします。ただし、ワックスは回収する必要があります。ワックスはリサイクル可能であり、大量生産のショップにとっては大幅なコスト削減になります。フラッシュ焼成とは、砲弾を炉に突っ込んでワックスを焼き尽くすことです。速度は速くなりますが、熱衝撃により弱いシェルに亀裂が入り、ワックスが失われる可能性があります。
脱脂後は中空のセラミックの型が残ります。脆そうに見えますが、まだ焼成されていません。約 1000°C での焼成段階では、セラミック粒子が一緒に焼結され、金属の準備が整った強力で化学的に安定した型が作成されます。この焼成により、残ったワックスと水分もすべて焼き尽くされます。型は熱いうちに、多くの場合炉から出した直後に注ぐ必要があります。冷たい金型に流し込むと、早期に固化してミスランが発生します。ここでの物流はダンスのようであり、金属を溶解する炉と金型を焼成する炉を同期させています。
注ぐこととその後に起こること
注ぐのはクライマックスのように感じますが、数秒で終わります。ニッケル基またはコバルト基の超合金などの合金の場合 - 材料 QSY 専門分野としてリストされているため、雰囲気が重要です。多くの場合、これは酸化を防ぐために真空下またはアルゴン保護雰囲気中で行われます。あなたが扱っているのは、注湯温度で信じられないほど反応性の高い金属です。真空システム内のわずかな漏れが、何千もの価値のある材料の熱を台無しにする可能性があります。
それなら待ってください。殻を割る前に、殻を冷ます必要があります。この冷却速度は、一部の合金の熱処理の一部です。冷めたら、ハンマー、振動台、さらには高圧ウォータージェットを使って殻を割ります。残っているのは金属の木と、ごちゃ混ぜのゲートとランナーに埋もれた鋳物だけです。ノックアウトプロセスは、セラミックを除去するのに十分強力である必要がありますが、薄い鋳造部分を損傷するほど強力ではありません。
次はカットオフです。木から部品を取り除く作業は通常、研磨鋸を使用して行われますが、現在では精度を高めるために CNC バンドソーを使用することが一般的になっています。その後、研削、サンドブラスト、仕上げに移ります。ここにニアネットシェイプの利点があります。 ロストワックス金属鋳造 本当に報われます。すべてを正しく行えば、削除する余分な在庫は最小限で済みます。しかし、パターンやシェルが外れていた場合は、機械工が大声で知らせてくれます。
CNC の世界でそれが依然として重要な理由
最新の 5 軸 CNC 加工は非常に高性能であるため、なぜ面倒な多段階の鋳造プロセスをわざわざ行う必要があるのかと疑問に思う人もいます。 1 回限りのプロトタイプの場合は、機械加工するだけです。しかし、容積、複雑な内部形状 (内部冷却チャネルを備えたタービンブレードを考えてください)、または特定の材料構造の場合、鋳造は無敵です。これにより、成形品の輪郭に沿った粒子の流れが可能になり、疲労寿命を向上させることができます。多くの場合、複雑な形状の場合、固体ブロックから機械加工するよりも材料効率が高くなります。
また、QSY のようなフルサービス プロバイダーから提供される多くの部品のように、後に精密機械加工が行われるコンポーネントについては、QSY (同社のサイト) https://www.tsingtaocnc.com 彼らの組み合わせたキャスティングを強調し、 CNC加工 能力）、それは完全に理にかなっています。良好な材料特性を備えた基本的で複雑な形状を得るために鋳造し、その後、重要な合わせ面と穴を厳しい公差に合わせて機械加工します。これは、両方の長所を活用するハイブリッド アプローチです。
鋳造工場の真の価値は設備だけにあるわけではありません。それは、デザインを適切な素材とプロセスと組み合わせる方法について蓄積された知識にあります。 30 年を乗り越えてきた会社を見ると、 青島強泉源科技有限公司 彼らは単に鋳物を販売しているだけではないことを示唆しています。彼らは、プロジェクトを沈没させる落とし穴を避けるための判断を売りにしている。そのような判断は、多くの壊れた殻を修復し、多くの欠陥のある微細構造を分析したことからのみ得られるものだ。それがあなたが成熟した人に本当に同意していることです インベストメント鋳造 パートナー。
