精密鋳造, としても知られている。 精密インベストメント鋳造, これは、地球上で最も忠実度の高い鋳造プロセスである。非常に薄く複雑な形状を作り出すことができる製造プロセスであり、指紋の細部に至るまで捉えることができます。航空宇宙産業用の精密鋳造部品を作る場合でも、小さな作品や記念碑的なスケールの作品を作る彫刻家でも、優れた表面仕上げと優れた寸法精度が得られます。.
事実上、インベストメント鋳造法で製造できない合金はない。それがインベストメント鋳造法のユニークで最大の特徴です。合金の範囲は、工学的に使用される合金のほぼ全範囲をカバーしています。.
精密鋳造の歴史と進化
20世紀には、インベストメント鋳造法がいくつかの発展を遂げた。当初は、鋳型全体をセラミック材料で満たすソリッド鋳型またはブロック鋳型インベストメント鋳造が使用されていました。その後、セラミック材料は、より良い表面仕上げを与えるために石膏型に置き換えられました。その後、パターン材料として水銀を使用するメルカスト鋳造法が開発されましたが、現在では使用されていません。そして最近、セラミック・シェル鋳造法が開発され、世界中で重要視されるようになりました。.
青銅が鋳造されて3000年、ほとんど変わっていない。今はふいごの代わりに電動送風機があり、乾燥した動物の糞の代わりに天然ガスがあるが、それ以外はすべて同じだ。鋳型は昔と同じように土の材料で作られ、蝋を焼き切る。.
インベストメント鋳造法の特徴
インベストメント鋳造の特徴とは？インベストメント鋳造は、非常に薄く複雑な形状を作り出すことができます。ほとんどの場合、機械加工は不要か、ごくわずかな加工で済みます。次の特徴は、優れた寸法精度を提供することです。最後に、あらゆる金属や合金の鋳造に使用できます。.
製造工程や鋳造工程が異なれば、ダクタイル鋳鉄、工具鋼、超合金は、鋳造できない。 ダイカスト プロセス。チタン合金は 砂型鋳造 プロセスである。しかし、インベストメント鋳造法では、すべての合金を製造することができる。事実上、インベストメント鋳造法で製造できない合金はありません。.
セラミックシェル投資鋳造プロセスのステップ
以上が、セラミック・シェルのインベストメント鋳造工程に関わる主なステップである：
- ワックス注入： ワックスはパターン型に注入され、取り除かれる。.
- パターン組み立て： このようなパターンが1回のセッションで何百と作られ、いくつかのパターンが中央のツリーを介して結合されることで経済性が達成される。.
- シェル・ビルディング ワックスはセラミックスラリーの中に浸され、取り出された後、スタッコが模様の周囲に撒かれる。.
- 脱蝋： 殻の中のワックスを完全に排出しなければならない。.
- キャスティング： 溶けた金属をセラミックシェルに流し込む。.
- ノックアウト： その殻を破り、外の鋳物を取り出す。.
- カットオフ： 組み立てられたツリーから個々の鋳物を切り離す。.
- 仕上げと二次加工： 部品には適切な表面仕上げが施されている。.
シェルビルディング材料とスラリーの段階
セラミック・シェルはどうやって作るのか？セラミックスラリーの成分を知る必要がある。ひとつは耐火物の粉末または粉で、60～80パーセントを占める。最も一般的に使用される耐火物粉末は、ケイ酸ジルコニウム、溶融シリカ、溶融酸化アルミニウムです。第二の成分は液体バインダーで、主にエチルシリケートまたはコロイダルシリカを15～30％含む。最後に固体バインダーが5～10％使用される。.
最初のディップスラリーは細かいテクスチャーで、溝や彫刻のグラフィックの細部まで簡単に入り込むことができる。次のスラリーコーティングは、ワックスツリーの周りに厚いセラミックシェルを形成するため、最初のディップよりも粗くなります。このサイクルを5～7回繰り返す。温度と湿度は注意深く管理される。.
脱蝋の科学とオートクレーブオーブン
セラミック・シェルに溶融金属を流し込む前に、シェル内部のワックスを完全に排出する必要があり、この工程は脱ワックスとして知られている。一般的にオートクレーブ炉が使用される。1平方センチメートルあたり約8キログラムの高い蒸気圧が密閉されたオーブンに注入される。ワックスは溶かされ、セラミック・シェルから取り除かれる。.
私たちは、この型をきれいに焼き切ることを徹底している。もしブロンズがワックスと接触したら大変なことになる。ブロンズはワックスを即座にガスに変え、ガスは体積を急激に膨張させる。爆発の定義は体積の急激な膨張だ。ブロンズは、ブロンズと接触したワックスの爆発によって、型から飛び出す可能性がある。このワックスは再び精製され、精製され、再びパターンを作るために使われる。.
精密鋳造：金属の溶解と凝固
セラミック型は、溶けた金属を流し込む前に加熱する必要があります。鋳型をオレンジ色に熱するまで予熱することで、ブロンズが流し込まれる際に、鋳型がブロンズに与える冷たさの抵抗を最小限に抑えます。ブロンズは文字通り1850度で固まります。私たちはそれを約2000度まで溶かし、その後すぐに注ぎます。.
ブロンズインゴットの溶解中に、砂や鋳型の材料などの不完全な部分が表面に浮いてきます。私たちは表面のドロスをすくい取った。シェルに液体金属を満たした後は、冷却のために置いておかなければならない。流し込まれたばかりのセラミック・シェルは、周囲の熱を大量に発生させる。鋳型の内部では、最も薄い部分が最初に凝固し、次に厚い部分が凝固する。.
ポスト・インベストメント鋳造：ノックアウト、カットオフ、仕上げ
ノックアウトとは、そのシェルを壊して鋳物を外に取り出すことを意味します。電動ノミを使って、鋳造部品からセラミック・シェルを取り除きます。金属ツリーをサンドブラストし、残っているセラミック・シェルの痕跡を取り除きます。鋳物から痕跡を取り除くこと、それがサンドブラスト・システムを使用する理由です。.
鋳物はゲートで切断されるため、ゲート部分に余分な材料が残る。そのために、ほとんどの場合、砥石が使用される。鋳物は、金属を正常化するために熱処理される。適切な表面仕上げが部品に施され、最近では鏡面仕上げやサテン仕上げが一般的である。最終製品はキズがなく、見た目にも美しいものとなる。.
インベストメント鋳造合金とその工業用途
共通 インベストメント鋳造合金 を含む：
- ダクタイル鋳鉄： グラファイトフレークを球状ノジュールに変換する合金化プロセスによって製造される。防衛部品、自動車部品、ポンプ・バルブ部品などに使用される。.
- 炭素鋼： 内部ロック機構、鉱業用途、軍用および銃器、輸送部品など、幅広い産業で一般的に使用されている。.
- 工具鋼： 特にフライスカッターのような様々な工具の製造に使用される。.
- ステンレス鋼： 究極の耐食性を誇る鏡面仕上げ。.
- アルミニウムとマグネシウム合金： 複数の薄いフィンがある航空宇宙部品に使用される。.
- チタン合金： ジェットエンジンのディフューザーとF1レーシングカーのサスペンションパーツ。.
- 超合金： 非常に薄いブレードと複雑な特徴を持つタービンのインペラのように。.
イノベーションインベストメント鋳造におけるラピッドプロトタイピング
インベストメント鋳造で最も難しいのは、パターンの製作である。そのため、ラピッドプロトタイピングが登場したのです。重要なプロセスには次のようなものがある：
- ステレオリソグラフィー（SLA）： レーザービームが液状の樹脂フォトポリマーに当たり、固化する。層ごとに硬化する。.
- 選択的レーザー焼結（SLS）： ステレオリソグラフィーに似ているが、ここでは粉末を使用する。.
- 3Dプリンティング： レーザーシステムは液体接着剤に取って代わられる。.
- 溶融堆積モデリング（FDM）： リキファイヤーヘッドはX、Y方向に移動し、一度に薄いシートを作る。.
これらの材料に関する技術基準については、以下を参照のこと。 米国材料試験協会（ASTM）.
インベストメント鋳造業界の未来：氷のパターン
アイスパターンは、インベストメント鋳造プロセスにおいて非常に効果的であることが分かっている。アイスパターンの利点は、表面仕上げが良くなることと、パターン除去時にシェルにクラックが入らないことである。温度を上げると、水の異常膨張のため、体積は摂氏4度まで下がります。体積が減っていくから、殻が割れない。これが最大の利点です。パターン素材の水や氷は高価ではない。.
ブロンズは非常にアーカイブ性の高いメディアです。ブロンズを作るとき、私たちは今年の美術展のことだけを考えるのではなく、それが後世の人々にどう見られるかを考えています。それは人間の物語に基づいた言語なのです。アートは執念深く決意を固める人のためのものであり、あきらめない人のためのものなのです。.
精密鋳造製造の知識を深める
詳細なガイドをご覧いただき、どのプロセスがお客様の特定のプロジェクトのニーズに合うかをご確認ください：
- 亜鉛ダイカストとアルミダイカストの比較:コストと能力を直接比較。.
- 合金選択ガイド:複雑な形状に最適な金属を理解する。.
- 二次仕上げ作業:鋳造部品の鏡面仕上げとサテン仕上げの方法。.
- ラピッドプロトタイピングサービス:SLAとFDMパターンで生産を加速。.
技術的な背景については 投資鋳造研究所 をご覧いただくか、最新のスタンダードをご覧ください。 アメリカ鋳造協会.
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