メーカー向けにインベストメント鋳造手順を説明

• インベストメント鋳造手順により、大規模な機械加工作業の必要性が軽減されます。

• インベストメント鋳造手順により、材料の無駄が最小限に抑えられ、製造プロセスが合理化されます。

キーテイクアウト

• インベストメント鋳造では、 高精度で優れた表面仕上げの部品が製造されるため、複雑な設計に最適です。

• ワックスパターンの作成から仕上げまでのインベストメント鋳造プロセスの各ステップは、最終製品の品質と精度に直接影響します。

• ワックスや金属合金などの適切な材料を選択することは、望ましい機械的特性を達成し、欠陥を最小限に抑えるために重要です。

• インベストメント鋳造は大規模な機械加工の必要性を減らし、高品質を維持しながら時間とコストを節約します。

• プロセス全体にわたって厳格な品質管理措置を導入することで、部品が仕様を満たしていることが保証され、信頼性が向上します。

インベストメント鋳造プロセスの概要

投資キャスティングとは何ですか？

高精度で優れた表面仕上げを備えた複雑な金属部品を作成する必要がある場合は、インベストメント鋳造プロセスでは、目的のコンポーネントのワックス レプリカを作成し、セラミック シェルでコーティングし、ワックスを除去してキャビティを残します。このキャビティに溶融金属を注入して最終部品を形成します。この複数段階のアプローチにより、インベストメント鋳造は他の鋳造方法とは異なります。砂型鋳造やダイカストと比較して、より細かいディテール、より厳しい公差、より滑らかな表面を実現します。 インベストメント鋳造 を使用します。

注: インベストメント鋳造は、複雑な形状と最小限の機械加工を必要とする産業に最適です。航空宇宙、医療、ロボット工学、半導体の分野では、シームレスな取り付けと優れた品質を必要とするコンポーネントにこのプロセスが利用されています。

ステンレス鋼やその他の鋳造が難しい金属を含む、幅広い合金を扱う必要がある場合に、インベストメント鋳造のメリットが得られます。インベストメント鋳造プロセスは小型部品と大型部品の両方に対応しており、多くの製造ニーズに多用途に対応できます。

プロセスの主要なステップ

インベストメント鋳造プロセスでは、一貫した結果を保証するために 一連の正確な手順に従います 。

1. ワックス射出ツールの製造: 正確なワックス パターンを形成するためのツールを作成します。

2. ワックス パターンの作成: 工具にワックスを注入して、部品のレプリカを作成します。

3. ワックス パターンを組み立ててツリーを形成する: 複数のワックス パターンを中央のスプルーに取り付け、クラスターを形成します。

4. インベストメントシェルの作成: ワックスツリーをセラミックスラリーに浸し、耐火材料でコーティングして、強力なシェルを構築します。

5. 型のワックスを除去する: シェルを加熱してワックスを除去し、中空のキャビティを残します。

6. 金型を予熱する: セラミック シェルを加熱して、金属の流し込みの準備をします。

7. 鋳物を注ぐ: 溶融金属を予熱したシェルに注ぎます。

8. 鋳物を洗浄する: セラミックのシェルを取り外し、鋳造部品を洗浄します。

9. 鋳物を仕上げる: 仕様を満たすようにコンポーネントを切断、研磨、検査します。

インベストメント鋳造は比類のないディテールと仕上がりを実現しますが、より長いサイクル時間とより高いコストを計画する必要があります。インベストメント鋳造プロセスは、品質と複雑さが最も重要な場合に依然として好まれる選択肢です。

インベストメント鋳造の手順

ワックスパターンの作成

インベストメント鋳造手順は、最終部品の形状を複製するワックス パターンを作成することから始まります。このステップは、精度を高め、複雑な形状を作成するために非常に重要です。プロジェクトの要件に基づいてワックスの種類を選択します。一般的なワックスには、パターンワックス、ゲートワックス、ボンディングワックス、水溶性ワックスなどがあります。複雑なコンポーネントや大きなコンポーネントの場合は、強度を高めるために充填パターン ワックスを使用できますが、非充填パターン ワックスは費用対効果とリサイクル可能性により小規模なプロジェクトに適しています。

ワックスパターンの品質は、最終的な鋳造に直接影響します。表面が粗い金型を使用すると、ワックスパターンがその粗さを継承し、金属部分に転写されます。滑らかな表面と正確な寸法を確保するには、最適な結晶化および凝固特性を備えたワックス材料を選択する必要があります。この段階で高精度を達成することが、インベストメント鋳造手順全体の基礎となります。

パターンの組み立て

個々のワックス パターンを作成したら、それらを中央のワックス スプルーに組み立ててツリー構造を形成します。このアセンブリにより、複数の部品を同時に鋳造できるため、効率が向上します。この手順は手動で実行することも、ロボット支援を使用して一貫性を高めることもできます。加熱されたツールと粘着ワックスにより、パターンをしっかりと接着できます。

組み立て時には適切な位置合わせと間隔が重要です。位置がずれると金属の流れが不均一になり、クラックや寸法のばらつきなどの欠陥が発生する可能性があります。位置合わせツールを使用して各パターンの整合性を維持し、最終製品の均一な応力分散と高精度を確保します。

スプルーとランナーのシステム設計を最適化して、均一な金属の流れを促進します。このステップは、欠陥のリスクを軽減し、全体的な鋳造品質を向上させるため、複雑な形状を鋳造する場合に特に重要です。

モールドシェルの形成

ワックスツリーをセラミックスラリーに浸し、耐火材料でコーティングすることを繰り返して、モールドシェルを形成します。シェルにはケイ砂、コランダム、アルミノケイ酸塩耐火物などの材料を使用し、ケイ酸エチル加水分解物、水ガラス、シリカゾルなどの結合剤を使用して強度と寸法精度を高めます。

タービン翼や医療機器など、微細なディテールが必要な用途では、シェルを 0.5 mm という薄い厚さに構築します。薄いシェルにより、インベストメント鋳造手順全体を通じて強度と安定性を維持しながら、複雑な形状を高精度で実現できます。

ワックスの除去

シェルが硬化したら、アセンブリをオートクレーブまたは炉で加熱してワックスを除去します。脱ワックスとして知られるこのステップでは、元のパターンと一致する中空の空洞が残ります。ワックスを完全に除去することが重要です。ワックスが残留すると、最終部品の表面に凹凸、多孔性、または異物が発生する可能性があります。これらの欠陥は機械的特性を損ない、寿命を縮め、要求の厳しい用途では致命的な故障につながる可能性があります。

すべてのワックスが確実に除去されるように、プロセスを注意深く監視する必要があります。この細部への配慮により、特に航空宇宙産業や医療産業で使用される複雑な形状のインベストメント鋳造の精度と品質が維持されます。

金属の鋳造と冷却

セラミック シェルを予熱して、金属の流し込みの準備をします。ステンレス鋼、炭素鋼、鋳鉄、アルミニウム、銅、ニッケル合金、コバルト合金、特殊合金などのオプションから、用途に基づいて金属合金を選択します。溶融金属をシェルキャビティに注入し、最適な温度と流量を確保して欠陥を最小限に抑えます。

金属をシェル内で冷却して固化させます。寸法精度を維持し、望ましい機械的特性を達成するには、制御された冷却が不可欠です。インベストメント鋳造手順により、厳しい公差と優れた表面仕上げを備えた複雑な形状を製造できます。

シェルの取り外しと仕上げ

金属が冷えたら、セラミックのシェルを剥がして鋳造部分を露出させます。自動高圧ウォータージェット、ハンマー、その他のツールを使用すると、薄い壁や鋭利なエッジを損傷することなくシェルを取り除くことができます。完成したワークピースを木から切り出し、各部品に欠陥がないか検査します。

サンディング、研削、研磨、化学仕上げ、電気メッキなどの仕上げ技術を適用して、表面品質を向上させ、正確な仕様を満たします。これらの方法により、美観が向上し、摩擦が軽減され、耐食性が向上し、寸法精度が保証されます。航空宇宙、自動車、医療機器などの業界の複雑な形状に必要な高精度を実現します。

ヒント: 自動化されたシェルの取り外しと仕上げのプロセスにより、繊細なコンポーネントの完全性を維持しながら、オペレーターの安全性が向上し、手作業が軽減されます。

インベストメント鋳造手順 の各ステップに従うことで、部品が最高の精度と品質基準を満たしていることが保証されます。材料の無駄を最小限に抑え、機械加工の必要性を減らし、複雑な形状を確実に製造できます。

投資鋳造で使用される材料

ワックスとパターンの材料

インベストメント鋳造プロジェクトに必要な複雑さと精度に基づいて、ワックスとパターンの材料を選択します。パターンワックス、ランナーワックス、粘着ワックス、水溶性ワックスにはそれぞれ特有のメリットがあります。ワックスパターンの金型材料の選択は、 寸法精度に直接影響します。ポリウレタン型で作成したワックス パターンは、シリコン型で作成したものよりも優れた寸法精度を示します。通常、ポリウレタン型の平均収縮率はわずか 1.0±0.4% ですが、シリコン型の収縮率は平均 2.2±0.4% です。モールド材料の熱伝導率はワックスの固化に影響し、パターンの安定性と精度に影響します。厳しい公差が必要な場合は、金型の材質を重要な要素として考慮する必要があります。

ヒント: 複雑なコンポーネントや大きなコンポーネントの場合、充填パターンワックスを使用すると強度が高まります。小規模プロジェクトの場合、非充填パターンワックスはコスト削減と容易なリサイクル性を提供します。

モールドシェルの材質

セラミック スラリーと耐火材料を使用して金型シェルを構築します。シェルの組成によって、高温に耐え、インベストメント鋳造時の寸法安定性を維持する能力が決まります。シェルの気孔率と熱伝導率は、金属の冷却速度を制御する上で重要な役割を果たします。空隙率が高いと熱の抽出が遅くなり、これは方向性凝固にとって重要です。過剰な断熱は従来の鋳物に欠陥を引き起こす可能性があります。また、シェルは液体金属を支持し変形を防ぐために、高い熱間強度と耐クリープ性を維持する必要があります。ガス透過性により、閉じ込められた空気や残留物の蒸発による欠陥を回避できます。高温での化学的相互作用により細孔構造が変化し、強度と透過性の両方に影響を与える可能性があります。

金属合金

インベストメント鋳造用の選択します。 合金 は、用途に必要な機械的特性に基づいて一般的な合金には次のようなものがあります。

• ステンレス鋼

• 炭素鋼

• 合金鋼

• アルミニウム合金

• 銅基合金

• ニッケル基合金

• チタン合金

各合金には特有の利点があります。ステンレス鋼や合金鋼は高い強度と靭性を備え、航空宇宙部品や自動車部品に適しています。チタンおよび銅ベースの合金は、過酷な環境に不可欠な優れた耐食性を実現します。ニッケルベースの合金は高温でも完全性を維持し、発電に最適です。アルミニウムとチタンの合金は軽量な特性を備えており、燃料効率を向上させます。アルミニウム、銅ベースの合金、炭素鋼の優れた機械加工性により、複雑な設計の生産時間が短縮されます。炭素鋼、合金鋼、青銅の耐摩耗性により、部品の寿命が延びます。アルミニウム、銅ベースの合金、ステンレス鋼などのリサイクル可能な材料は、持続可能な製造をサポートします。チタンやステンレスは生体適合性があり、医療機器に適しています。

注: インベストメント鋳造における合金の選択により、最終部品の強度、耐久性、および厳しい環境への適合性が決まります。

インベストメント キャスティング: 長所と短所

メーカーにとってのメリット

製造プロセスにインベストメント鋳造 を選択すると、いくつかの利点が得られます。この方法は比類のない精度を実現し、厳しい公差と優れた表面仕上げを備えた複雑な部品を作成できます。機械加工の必要性を軽減または排除することができるため、生産速度が向上し、コストが削減されます。インベストメント鋳造は、機械加工が難しい合金を含む幅広い合金にも対応しています。

ロゴや細かい部分などの複雑なデザインを高い精度で表現できます。寸法安定性と表面仕上げの品質管理チェックでは、合格率が 95% 以上になることがよくあります。センサーによるリアルタイム監視により、温度と圧力を制御し、一貫した精度を確保します。

制限と課題

インベストメント鋳造にはその利点にもかかわらず、いくつかの課題があります。特殊なツールや材料が必要なため、初期費用が高くなります。このプロセスには、特にセラミックシェルの構築と乾燥にかなりの時間がかかり、生産が遅れる可能性があります。インベストメント鋳造は小型から中型の部品に最適です。大きいコンポーネントや重いコンポーネントは、その能力を超える可能性があります。このプロセスは複雑で、あらゆる段階で熟練した労働者が必要となるため、コストとエラーのリスクが増加する可能性があります。

望ましい精度を達成するには、厳格なプロセス管理を維持する必要があります。遅れがあると、欠陥や寸法のばらつきが生じる可能性があります。

実装に関する主な考慮事項

インベストメント鋳造を導入する前に、生産ニーズを慎重に評価してください。次の実際的な考慮事項に焦点を当ててください。

• 抜き勾配、フィレット、均一な肉厚を使用して鋳造性を考慮した設計を行うことで、欠陥を最小限に抑え、精度を向上させます。

• 機械的特性と環境要件のバランスが取れた材料を選択してください。

• 厳格な品質保証プロトコルを確立して、精度と表面仕上げの高い基準を維持します。

• 経験豊富なサプライヤーと協力して、技術サポートと信頼性の高い配送を保証します。

• 設計を簡素化し、プロセス効率を向上させることでコストを最適化します。

ヒント: プロジェクトで高精度、複雑な形状、優れた表面仕上げが必要な場合、インベストメント鋳造が強力なソリューションを提供します。ただし、プロセスが目標に沿っていることを確認するために、量、予算、スケジュールを評価してください。

インベストメント鋳造手順の各ステップに従うことで、一貫した結果を得ることができます。このプロセスは製造に役立ちます。 、優れた表面仕上げと最小限の無駄を備えたワークフローを理解すると、制作の品質と効率が向上します。複雑な部品や高精度の部品を製造する場合は、ソリューションとしてインベストメント鋳造を検討してください。 高精度部品の

• まずは技術ガイドを参照するか、業界の専門家に相談してください。

• 現在の生産ニーズを評価し、それをインベストメント鋳造能力と比較します。

よくある質問

インベストメント鋳造から最も恩恵を受ける業界は何ですか?

インベストメント鋳造は航空宇宙、医療、自動車、エレクトロニクスで使用されています。これらの業界では、複雑な形状と厳しい公差が必要です。このプロセスを選択すると、金属部品の製造で高品質の結果が得られます。

インベストメント鋳造の寸法精度はどのようにして確保しますか?

温度、ワックスパターンの品質、シェルの厚さを制御します。各段階を検査し、精密なツールを使用します。これらの手順は、一貫した寸法を維持し、欠陥を減らすのに役立ちます。

インベストメント鋳造で材料をリサイクルできますか?

ワックスや一部の金属をリサイクルしています。残ったワックスを集めて溶かし、新しいパターンを作成します。可能な場合は金属スクラップも再利用します。これにより無駄が削減され、コストが削減されます。

インベストメント鋳造でよくある欠陥は何ですか?

気孔、亀裂、または表面の粗さが発生する可能性があります。これらの問題は、温度を監視し、清潔な材料を使用し、金型を検査することで防止できます。慎重なプロセス管理により、ほとんどの欠陥を回避できます。

インベストメント鋳造は他の鋳造方法とどう違うのですか?

砂型鋳造よりも細かいディテールと滑らかな表面を実現します。ダイカストよりも多くの合金を使用しています。インベストメント鋳造は、精度が必要な小型から中型の部品に最適です。