コンテンツ
見せる
1. 導入
失われたワックス (投資) 鋳造 細部まで再現できる能力で高く評価されています, 優れた表面仕上げと比較的厳しい公差を備えた薄いセクションと複雑な形状.
一貫した結果を達成するには、形状や機械の設定だけが問題ではなく、基本的には材料の問題です。.
ワックスブレンド, 投資化学, 耐火骨材, コア構成, るつぼと合金の化学反応はすべて熱的に相互作用します, 脱蝋中に化学的および機械的に, バーンアウトと金属注入.
各ステップに適切な材料を選択することが、高歩留まりの生産を実行するか、繰り返しの再加工を行うかの違いとなります。.
2. ロストワックス鋳造ワークフローの概要
主要な段階 およびそれに含まれる主要な材料要素:
- パターニング (ワックス) — パターンワックスまたは射出成形された熱可塑性プラスチック; ゲート/ワックス スプルー システム.
- 組み立て & ゲート — ワックスロッド (偽り), ベースプレート.
- シェルビルド (投資) — スラリー (バインダー + 細かい耐火物), スタッコ/骨材コート.
- 乾燥 / 脱線 — 有機パターンの蒸気/オートクレーブまたはオーブンによる除去.
- 燃え尽き症候群 / シェルシンター — 制御されたランプにより残留有機物を酸化/燃焼させ、シェルを必要な強度まで焼結します.
- 溶融 & 注ぐ — るつぼ材料と雰囲気 (空気/不活性/真空) そして注出システム (重力 / 遠心 / 真空).
- 冷却 & 殻の除去 — 機械的または化学的なシェルの除去; 仕上げ.
各段階では、温度に最適化されたさまざまな材料ファミリーが使用されます。, 化学, その段階での機械的負荷.
3. ワックス & パターン素材
機能: ジオメトリをキャリー, 表面仕上げを定義する, シェル構築中に予測可能な拡張を実現します.
一般的なワックス / パターン素材ファミリー
| 材料 / 家族 | 代表的な構成 | 典型的な溶解 / 軟化範囲 (℃) | 一般的な線形収縮 (生産されたままの) | バーンアウト後の典型的な残留灰 | 最適です / メモ |
| パラフィンを豊富に含む注入ワックス | パラフィン + 小さな修飾子 | 45–70°C | ～0.2～0.5% | 0.05–0.2重量% | 低コスト, 良い仕上げ; 純粋な場合は脆い - 通常はブレンドされる. |
| マイクロクリスタリンワックスブレンド | マイクロクリスタリンワックス + パラフィン + 粘着付与剤 | 60–95℃ | ～0.1～0.3% | ≤0.1重量% (低灰分配合の場合) | 靭性と凝集力の向上; 複雑なアセンブリに適しています. |
| パターンワックス (エンジニアリングブレンド) | パラフィン + 微結晶 + ポリマー (PE, エヴァ) + 安定剤 | 55–95℃ | ～0.10～0.35% | ≤0.05～0.1重量% | 標準鋳物パターンワックス: 調整された流れ, 縮んで灰になる. |
蜜蝋 / 天然ワックスブレンド |
蜜蝋 + 修飾子 | 60–65℃ (蜜蝋) | ～0.2～0.6% | ≤0.1～0.3% | 表面光沢良好; 小さな部品/手作り部品に使用されます; 可変灰. |
| ホットメルト熱可塑性樹脂パターン | 熱可塑性エラストマー / ポリオレフィン | 120–200°C (ポリマーに応じて) | 変数 | ポリマーがきれいに燃えれば灰は非常に少ない | 特殊なパターンに使用されます; ハンドリングクリープは低いが、より高い脱蝋エネルギーが必要. |
| 3Dプリントキャスタブルレジン (SLA/DLP) | バーンアウト用に配合されたフォトポリマー樹脂 | ガラス転移温度 ~50 ～ 120 °C; 分解 200 ～ 600 °C | 樹脂に依存する; 多くの場合、約 0.2 ～ 0.5% | 0.1–0.5％ (樹脂に依存する) | 優れた形状自由度; 残留物を避けるために厳密な脱蝋/燃焼プロトコルが必要です. |
主要なプロパティとそれが重要な理由
- 射出用流動性: フィルとゲートの品質に影響を与える.
- 収縮 & 熱膨張: シェルの亀裂や寸法誤差を避けるために、投資の拡張特性と一致する必要があります.
- 灰分含有量: バーンアウト時に残留する炭素/灰が少ないため、シェルと金属の反応が軽減されます。.
- 強さ & 倦怠感: パターンは歪みなく取り扱いやシェルの回転に耐えなければなりません.
実際の数字 & メモ
- 一般的なワックス射出収縮: ~0.1 ～ 0.4% 線形 ワックスと温度管理に応じて.
- 使用 低灰分 高精度の宝飾品および反応性合金の配合.
4. 投資 (耐火物) システム — タイプと選択基準
投資＝バインダー + 耐火性粉末. 選択は金属の最大注湯温度によって決まります, 必要な表面仕上げ, 熱膨張制御, 溶融金属との反応に対する耐性.
主要な投資ファミリー
- 石膏接着投資 (石膏ベースの)
-
- 使用: 宝飾品と低融点合金 (金, 銀, ピューター) 土砂降りの気温のところ < ～1,000℃.
- 利点: 優れた表面仕上げ, 低い透過性 (細かい部分に良い).
- 制限: ≈1,000 °Cを超えると強度が低下します; 分解して軟化する - 鋼や耐熱合金には適さない.
- リン酸結合投資 (例えば, リン酸ナトリウムまたはリン酸マグネシウム)
-
- 使用: 高温合金 (ステンレス鋼, ニッケル合金) 〜1,500 °C までのより高い耐火物強度が必要な用途.
- 利点: より高い熱間強度, 金属反応や亀裂に対する耐性が向上.
- 制限: 一部の配合では石膏と比較して表面の研磨が劣ります; より複雑な混合.
- シリカゾル / コロイダルシリカを結合させた (アルミナ/シリカ混合物)
-
- 使用: 精密部品を広い温度範囲で使用可能; ジルコンまたはアルミナの添加に適応可能.
- 利点: 良好な高温安定性, 細かい表面仕上げ.
- 制限: 熱膨張と硬化時間の制御が重要です.
- ジルコン / アルミナ (酸化物) 投資の強化
-
- 使用: 反応性合金 (チタン, 高温ニッケル合金) — 金属の投資反応を軽減します.
- 利点: 非常に高い耐火性, 活性金属との反応性が低い.
- 制限: 大幅に高いコスト; 場合によっては研磨力が低下する.
投資選択チェックリスト
- 最高注湯温度 (溶融温度を超える定格の投資を選択してください + 安全マージン).
- ご希望の表面仕上げ (Raターゲット).
- 熱膨張のマッチング — ワックスの膨張と金属の収縮を補正するオフセット.
- 透過性 & 強さ — 鋳造圧力および遠心/真空負荷に耐えるため.
- 化学反応性 — 特に反応性金属の場合 (の, マグネシウム, アル).
5. スタッコ, コーティングおよびシェル構築材料
シェルは交互に構築されます スラリーディップ そして スタッコ (粗い耐火物粒子). 材料と粒子サイズがシェルの厚さを制御, 浸透性と機械的強度.
- スラリー: 投資バインダー + 細かい耐火物 (通常 1 ～ 10 μm) こすれや微細な表面の再現に.
- スタッコ: 粗いシリカ/ジクロン/アルミナ粒子 (20–200 µm) 体の厚みを作る.
- コーティング / 洗う: 特殊なトップコート (例えば, アルミナまたはジルコンリッチ) として行動する バリア層 反応性合金の場合、パターンの精緻性を向上させたり、金属のインベストメント反応を軽減したりする場合に使用します。.
選択のヒント
- を使用してください ジルコン/アルミナバリアウォッシュ チタンおよび反応性合金の場合、アルファケースと化学反応を最小限に抑える.
- 必要な表面研磨を実現するために、最終塗装のスタッコ粒子サイズを制限します。.
6. コアおよびコア材料 (永続 & 可溶性)
コアは内部空隙を作成します. ロストワックス鋳造の用途:
- セラミック (耐火物) コア — シリカ, ジルコン, アルミナ系; 化学的に結合 (樹脂またはケイ酸ナトリウム) または焼結.
- 可溶性 (塩, ワックス) コア — セラミックコアが実用的ではない複雑な内部チャネルの鋳造後にソルトコアが浸出.
- ハイブリッドコア — 脱蝋やバーンアウトに耐えられるよう、インベストメントシェルに包まれたセラミックコア.
キープロパティ
- シェル温度での強度 取り扱いやバーンアウトに耐えるために.
- 投資拡大との両立 (グリーン強度と焼結挙動を一致させる).
- 透過性 注ぐときにガスを逃がすため.
7. るつぼ, 注湯システム & 工具材料
るつぼと注入材料の選択は次の条件に依存します。 合金化学, 融解温度, そして 反応性.
一般的なるつぼ材料
- 黒鉛 / カーボンるつぼ: 銅に広く使用されています, ブロンズ, 真鍮, および多くの非鉄合金. 利点: 優れた熱伝導率, 安い.
制限事項: 一部の溶け物と反応する (例えば, チタン) 一部の合金では酸化性雰囲気では使用できません. - アルミナ (Al₂O₃) るつぼ: 多くの合金に対して化学的に不活性であり、高温でも使用可能.
- ジルコニアるつぼ: 非常に耐火性が高く、化学的耐性がある - 反応性合金に使用される (しかし高価です).
- 炭化シリコン (SiC)-裏打ちされたるつぼ: 高い耐熱衝撃性; 一部のアルミニウム溶解物に適しています.
- セラミックグラファイト複合材料 そして るつぼコーティング (酸化バリア) 寿命を延ばし、汚染を最小限に抑えるために使用されます.
注湯システム
- 重力注入 — 最も単純な, 宝飾品や少量生産に使用される.
- 遠心鋳造 — ジュエリーでは金属を細かい部分に押し込むのが一般的です; 金型や金属の応力の増加に注意してください.
- 真空補助 / 真空注ぐ — ガスの閉じ込めを軽減し、減圧下での反応性金属鋳造を可能にします。.
- 真空誘導溶解 (VIM) 真空消耗電極溶解 (私たちの) — 高純度超合金やチタンなどの反応性金属用.
重要: 反応性合金または高温合金用 (チタン, ニッケル超合金), 真空または不活性ガス溶解および汚染を防ぐるつぼ/コーティングを使用します。, 注湯システムが金属と互換性があることを確認します (例えば, 真空下で遠心分離).
8. 一般的にインベストメントプロセスによって鋳造される金属および合金
ロストワックス鋳造は幅広い合金スペクトルを処理できます. 代表的なカテゴリー, 代表的な融点 (℃) そしてエンジニアリングノート:
注記: 記載されている融点は、純粋な元素または合金の範囲を示すものです。. 正確なプロセス制御のために、メーカーが提供する溶融/凝固データを常に使用してください。.
| 合金カテゴリー | 代表的な合金 | 約. 溶ける / 保管用 (℃) | 実践メモ |
| 貴金属 | 金 (au), 銀 (Ag), 白金 (pt) | au: 1,064℃, Ag: 962℃, pt: 1,768℃ | ジュエリー & 高価な部品; 貴金属を美しく仕上げるためには、低灰分のワックスと石膏の投資が必要です; Pt には非常に高温の投資またはるつぼが必要です. |
| ブロンズ / 銅 合金 | SNで (ブロンズ), 銅亜鉛 (真鍮), 銅合金 | 900–1,080℃ (合金によって異なります) | 流動性が良い; 標準的なリン酸塩またはシリカ埋没材で鋳造可能; 酸化物の形成とドロスに注意する. |
| アルミニウム 合金 | A356, AlSi7, AlSi10 | ～610～720℃ | 迅速な固化; 特別な投資が必要; 高温ではカーボン/グラファイトと反応します - 適切なるつぼ/コーティングを使用してください. |
スチール & ステンレス |
400/300 シリーズステンレス, 工具鋼 | ～1,420～1,500℃ (固体/液体は異なります) | リン酸塩または高アルミナの投資が必要; 注入温度が高い → 酸化や反応を避けるために強力なシェルと不活性/制御された雰囲気が必要. |
| ニッケル合金 / スーパーアロ | インコネル, ハステロイファミリー | ～1,350～1,500℃+ | 高い注湯温度と厳密な制御 – 通常は真空または制御された雰囲気での溶解; ジルコニア/アルミナ混合物を使用して投資する. |
| チタン & チタン合金 | Ti-6Al-4V | ～1,650～1,700℃ (融点 ≈ 1,668°C) | 非常に反応性が高い; 投資はジルコニア/アルミナであり、真空または不活性雰囲気で鋳造する必要があります (アルゴン). 特別なるつぼ/装置が必要; アルファケースの形成はリスクです. |
| ザマック / 亜鉛ダイカスト合金 (投資では珍しい) | 負荷 | ～380～420℃ | 低温; 通常は代わりにダイキャスト, ただし、特殊なインベストメントキャストの場合は可能です. |
実際の鋳造温度ルール: 注ぐ温度は、 20-250℃以上 液相線は合金とプロセスに応じて充填を確保し、熱損失を補償します (合金のデータシートを確認してください).
9. キャストの雰囲気, 反応 & 保護措置
反応性合金 (アル, の, マグネシウム) 高温の溶融物には、慎重な雰囲気とシェルの化学的制御が必要です:
- 酸化: 空気中で起こる → 融液表面に酸化膜が形成され、介在物として捕捉される. 使用 不活性雰囲気 (アルゴン) または 真空 重要な合金の溶解.
- 金属と投資の化学反応: 埋没材中のシリカやその他の酸化物は溶融金属と反応して脆い反応層を形成する可能性があります (例: チタンのアルファケース).
バリアウォッシュ そして ジルコン/アルミナリッチトップコート 相互作用を減らす. - カーボンピックアップ・脱気: ワックス/インベストメントの分解からの炭素が溶融物に移行する可能性があります; 適切なバーンアウトとスキミング/ろ過により汚染が軽減されます。.
- 水素ピックアップ (非鉄溶解物): ガス孔の原因となる. 溶融物の脱ガスによる軽減 (アルゴンパージ, ロータリーデガッサ) 投資をドライに保つ.
保護措置
- 使用 バリアコーティング 反応性金属用.
- 使用 真空または不活性ガス 指定された場合の溶解および注入システム.
- 濾過 (セラミックフィルター) 注湯中に介在物や酸化物を除去するため.
- 湿気を管理し、濡れた投資を避けてください - 注ぐ際に水蒸気が急速に膨張し、シェルの破損を引き起こします.
10. 脱線, バーンアウトとシェルの予熱 - 材料 & 気温
これら 3 つのプロセス段階で有機パターン材料を除去します, バインダーを完全に焼き切ってシェルを焼結し、注入に耐えるのに必要な機械的強度と熱状態を確保します。.
材料の適合性 (投資型, バリアコート, コアケミストリー) 厳密な温度管理が重要です。ここでの間違いはシェルの亀裂を引き起こします, ガス気孔率, 金属シェルの反応と不正確な寸法.
脱蝋 — 方法, 代表的なパラメータと選択のガイダンス
| 方法 | 典型的な温度 (℃) | 通常の時間 | 一般的なワックス除去効率 | こんな方に最適 / 互換性 | 長所 / 短所 |
| スチーム / オートクレーブ | 100–130 | 20–90分 (質量に依存する & ゲート) | 95–99% | 水ガラス / シリカゾルシェル; 大規模なアセンブリ | 速い, 殻に優しい; ドレンを管理する必要がある & 蒸気圧による損傷を避けるための通気 |
| 溶媒 (化学薬品) デュワックス | 溶剤バス 40 ～ 80 (溶媒に依存する) | 1–4 h (プラス乾燥) | 97–99% | 小さい, 複雑な宝石のシェルまたは SLA キャスタブル | 非常にきれいな除去; 溶剤の取り扱いが必要, 乾燥工程と環境制御 |
| 熱 (オーブン) デュワックス / フラッシュ | 180–350 (プレバーン) | 0.5–3時間 | 90–98％ | 高温投資 (リン酸塩, アルミナ) 蒸気が推奨されない部分 | シンプルな設備; 亀裂を避けるためにランプと通気を制御する必要がある |
| フラッシュ/コンビネーション (スチーム + 短い熱仕上げ) | スチーム、その後 200 ～ 300 | スチーム 20～60 + 熱 0.5 ～ 2 時間 | 98–99% | ほとんどの製品シェル | 優れた妥協点 - 大量のワックスを除去し、残留物をきれいに燃焼します |
燃え尽き症候群 (バインダーの燃え尽き, 有機物の除去と焼結)
目的: 残留有機物/灰を酸化して除去します, 完全な結合剤反応, シェルを必要な熱間強度まで緻密化/焼結します, シェルの寸法を安定させます.
一般的なバーンアウト戦略 (鋳造実習):
- 周囲温度→ 200 ～ 300 °C までの制御されたランプ で 0.5-3℃/分 揮発性物質をゆっくりと除去するため - ここに保持することで、貝殻を損傷する激しい蒸発を避けることができます。.
- 中間の滞留までランプを続行します (300–600°C) で 1-5℃/分, シェルの厚さに応じて 0.5 ～ 3 時間保持して、結合剤と炭素質残留物を燃焼させます。.
- 焼結/保持温度への最終ランプ 投資および合金に適しています (下の表を参照してください) そして、浸します 1–4 h シェルの強度と低残留炭素を実現.
推奨バーンアウト / 焼結温度帯 (典型的な):
| 投資家 | 典型的な燃え尽き症候群 / 焼結温度 (℃) | 注意事項 / ターゲット |
| 石膏接着 (石膏) | ～450～750℃ | 低融点合金に使用 (貴金属). 避ける >~800 °C — 石膏は脱水/弱体化します. |
| シリカソル / コロイドシリカ (非反応性ゾル) | 800–1000°C | 一般的な非鉄および一部の鋼に適しています; シェルの厚さに合わせてホールドを調整する. |
| リン酸結合 | 900–1200°C | 鋼用, ステンレスおよびニッケル基超合金 - 高い熱間強度と浸透性を実現. |
| ジルコン / アルミナ強化投資 | 1000–1250+ °C | 反応性合金用 (の) 高い注入温度 - 金属のインベストメント反応を最小限に抑えます. |
シェルの予熱 - 目標温度, 浸漬時間とモニタリング
ゴール: シェルを注湯温度に近い安定した温度分布にすることで、 (ある) 溶融物との接触時の熱衝撃が最小限に抑えられます, (b) シェルは完全に焼結されており、強力です, そして (c) 注ぐ際のガスの発生はごくわずかです.
一般的なガイダンス
- 注入温度より低いが注入温度に近い温度まで予熱します — 通常は次の間で (一時的に- 50 ℃) そして (一時的に- 200 ℃) 合金に応じて, シェルの質量と投資.
- 浸漬時間: 30 分→ 3 h シェルの質量と必要な熱均一性によって異なります. 殻が厚い場合はより長い時間浸す必要があります.
- 均一: ターゲット ±10～25℃ 殻の表面全体に; 埋め込まれた熱電対または IR サーモグラフィーで検証します.
推奨シェル予熱表 (実用的):
| 合金 / 家族 | 典型的な溶融金属温度 (℃) | 推奨シェル予熱 (℃) | 浸す / 時間を押します | 雰囲気 & メモ |
| アルミニウム (A356, AlSi合金) | 610–720℃ | 300–400°C | 30–90分 | 空気または乾燥 N₂; シェルが完全に乾燥していることを確認してください。アルミニウムは高温で遊離炭素と反応します。; シェルを快適なマージンで溶けない状態に保ちます. |
| 銅 / ブロンズ / 真鍮 | 900–1,090 °C | 500–700°C | 30–120分 | 投資に応じて空気または N₂; バリアコートは反応を軽減し、仕上がりを改善します. |
| ステンレス鋼 (例えば, 316L) | 1450–1550°C | 600–800°C | 1–3時間 | リン酸塩/アルミナ投資を使用する; 過剰な酸化を制限するために、N₂/N₂-H₂ または制御された雰囲気を検討してください。. |
ニッケル超合金 (インコネル 718, 等) |
1350–1500°C | 750–1000°C | 1–4 h | 高温ジルコン/アルミナ埋没材と真空/不活性溶解を使用する; シェルの予熱は最適な供給のために注入温度に近づく可能性があります. |
| チタン (Ti-6Al-4V) | 1650–1750℃ | 800–1000°C (一部のプラクティスはプレヒートを近づける) | 1–4 h | 真空または不活性雰囲気が必要; ジルコニアバリアウォッシュを使用する; アルファケースを防ぐためにシェルを予熱し、真空/不活性下で注ぎます. |
以下はコンパクトです, 実用的なトラブルシューティング表のリンク インベストメント鋳造によくある欠陥 に 材料に関連した根本原因, 診断チェック, そして 現実的な救済策 / 防止.
実行を調査する際の作業現場の参照として使用します。各行は、鋳造技術者またはエンジニアが診断手順に従い、迅速に修正を適用できるように書き込まれます。.
簡単な凡例:INV = 投資 (シェル) 素材/バインダー; ワックス = パターン素材 (または3Dプリント樹脂); 坩堝 = メルトコンテナ/ライニング.
| 欠陥 | 典型的な症状 | 材料に関連した根本原因 | 診断チェック | 救済策 / 防止 (材料 & プロセス) |
| 殻割れ / 砲弾の吹き飛ばし | シェルに放射状/線状の亀裂が見える, 注湯または脱蝋中のシェルの破損 | 高ワックス膨張と INV 膨張; ウェット投資; 閉じ込められた凝縮水; 互換性のないバインダー; 上昇率が速すぎる | 殻の乾燥度を検査する (質量損失), 脱蝋ログを確認する, 視覚的な亀裂マッピング; 疑いがある場合は注入後の CT/UT | 100 ～ 400 °C までのゆっくりとした脱蝋およびバーンアウト ランプ; 通気孔/水抜き穴を確保する; 適合する低膨張ワックスに切り替える; 殻を完全に乾燥させる; スラリーとスタッコの比率を調整する; シェルの厚さを増やすか、機械的強度を高めるためにバインダーを変更する |
| ガス気孔率 (噴気孔, ピンホール) | 多くの場合、表面または表面近くに球状/不規則な空隙がある | ウェット投資による水素; ワックス中の油/溶剤残留物; 溶融物の脱気不良; 漆喰の湿気 | 断面, 毛穴の位置を特定するためのX線撮影/X線; 水分を測定する (オーブン乾燥); 灰試験; 溶融ガス分析または酸素/水素モニター | 殻を完全に乾燥させたもの; 脱蝋を改善する & 乾燥時間が長くなる; 燃えて溶ける (アルゴンロータリー); バキュームアシスト注入; 低灰分のワックスを使用する; 濡れた漆喰を除去し、湿度を制御します |
表面ピンホール / 穴あき |
小さな表面のピット, 多くの場合、表面全体にわたって | 微細な残留炭素 / 結合剤反応; 最終スラリー/スタッコのグレードが低い; 投資汚染 | ピット形態の視覚/SEM; 灰分検査 (傷つきやすい合金の場合はターゲット ≤0.1 wt%); 最終的な漆喰の粒子サイズを確認する | より細かい最終スタッココートを使用する; スラリー混合制御の改善; バーンアウトホールドを延長して残留炭素を減らす; バリアウォッシュを使用する (ジルコン/アルミナ) 反応性合金用 |
| 酸化物介在物 / ドロスの閉じ込め | 点在する黒っぽいインクルージョン, スラグライン, 表面のかさぶた | ゆっくりとした注入/酸化雰囲気による溶解時の酸化皮膜; るつぼが汚染されているか、フラックスが存在しない | メタログラフィ; フィルター・取鍋検査; 溶融表面の視覚的; フィルターの目詰まり | セラミック濾過とスキミングを使用する; 必要に応じて、不活性または制御された雰囲気下で注ぐ; るつぼのライニングまたはコーティングを変更する; より厳密な帯電制御とフラックス処理 |
化学反応層 (アルファケース, 界面反応) |
脆性酸化 / 金属表面の反応層, 不十分な機械的表面 | INV の化学反応は溶融物と反応します (Ti/Al vs シリカ); バインダーからの炭素の取り込み; 酸素の侵入 | 断面金属組織学; 反応層の深さ測定; 酸素/炭素のXRF | ジルコン/アルミナバリア洗浄層を使用する; 真空/不活性溶解 & 注ぐ; 投資をジルコニアリッチなシステムに変更する; 残留炭素を減らす (燃え尽き症候群が長くなる) |
| 不完全な充填 / 冷気遮断 / ミス | 欠落しているジオメトリ, 縫い目, 融着線, 不完全な薄切片 | 選択したインベストメント/熱質量に対して合金の流動性が低い; 低い注湯温度またはコールドシェルへの過剰な熱損失; ワックスの収縮不一致 | 目視検査, ゲート解析, シェルの予熱均一性の熱画像処理 | 合金仕様内で鋳込み温度を上げる; シェルを注湯温度に近づけて予熱します; ゲート/ベントを最適化する; 高流動性合金またはヒートシンク/チル設計を選択してください; 薄肉の特徴を減らすか、別のプロセスを使用する (遠心) |
熱い涙 / ホットクラッキング |
凝固時に発生する高応力部の不規則な亀裂 | 投資は縮小を制限する (硬すぎる); 合金の凝固範囲が広い; 互換性のないチル/ライザー設計 | 凝固経路に対する亀裂の位置を調べる; 熱シミュレーションを確認する | ジオメトリを再設計する (フィレットを追加する, セクションの厚さを変更する); ゲートとライザーを調整して方向性凝固を促進する; 凝固範囲が狭い代替合金を検討する |
| 表面仕上げが悪い / ザラザラした質感 | 粗いまたはザラザラした鋳肌, 研磨性が悪い | 粗い最終スタッコまたは攻撃的なスラリー; 投資における汚染; 最終スラリーコートが不十分 | Raを測定する, 最終的な漆喰の粒子サイズを検査する, スラリー固体のチェック/ふるい分析 | より細かい最終コート/グリットを使用する, 細かいスラリー/スタッコ層の数を増やす, スラリーの清浄度と混合を改善します, 周囲の粉塵と取り扱いを制御する |
寸法誤差 / 反り (収縮歪み) |
許容範囲外の特徴, 注入/冷却後の反り | ワックスパターンの収縮は補正されません; シェルの拡張差; 間違ったバーンアウト/焼結スケジュール | パターンのディムとシェルを比較する; 熱膨張記録; バーンアウト中のシェル内の TC | ワックス/収縮許容値を調整する; バーンアウト熱膨張補償を調整する; シェルビルドを変更する (より硬いバッキング層) と予熱戦略; 冷却中の固定具/クランプを含む |
| コアシフト / 内部のミスアライメント | 軸外の内部通路, コアが移動した薄い壁 | セラミックコア材料が弱いか、ワックスアセンブリでのコアサポートが不十分です; コア/インベストメント接着力の不一致 | 部分を切断するか、CT/X線を使用します; コアグリーンの強度と接着力を検査する | コアの剛性を高める (樹脂バインダーを変更するか、チャプレットサポートを追加します); 主要な座席機能を改善する; シェルスタッコの層を調整してコアをロックする; コアを適切に硬化させる |
汚染 / 金属製カーボンピックアップ |
暗い縞模様, 延性の低下; 水素気孔率 | ワックスまたはインベストメントの分解による炭素, 汚染されたるつぼの内張り | 炭素・酸素分析 (leco), 視覚的な微細構造, 灰試験 | 低灰分のワックスを使用する; 燃え尽き症候群を延長する; コーティングされたるつぼまたは代替るつぼを使用する; 真空/不活性溶融物 & 注ぐ; 濾過と脱気を改善する |
| 残留水分による剥離 / 水蒸気爆発 | 局所的な砲弾の破裂 / 最初の金属接触時の深刻な噴出 | 湿式投資またはトラップされた脱蝋凝縮液 | 乾燥後の重量減少を測定する; オーブン乾燥と湿気センサーのチェック | 湿気を狙って殻を乾燥させる (作業指示書に明記する), ゆっくりと制御された脱蝋, 十分な乾燥時間を確保する, 注ぐ前に予熱して水分を飛ばす |
12. 環境, 健康 & 安全上の考慮事項; リサイクル & 廃棄物の処理
主な危険性
- 吸入可能な結晶性シリカ (RCS) 漆喰や投資ダストからの除去 - 厳密に管理 (呼吸器, 局所排気, 湿式法).
- 燃え尽き症候群による煙 — 可燃性有機物; 換気と熱酸化剤による制御.
- 溶融金属の危険性 — 水しぶき, やけど; PPE および取鍋の取り扱いプロトコル.
- 反応性金属の危険性 (の, マグネシウム) — 酸素の存在下での火災の危険性; 溶解/注入には無酸素環境が必要.
- ホットシェルの廃棄 — 熱的および化学的危険性.
無駄 & リサイクル
- 金属スクラップ 通常は再生およびリサイクルされるため、持続可能性への大きなメリットが得られます.
- 中古投資 取り戻すことができる (スラリー分離, 遠心) 回収された再利用可能な耐火物 (ただし、汚染と罰金に注意してください).
- 支出された投資 フィルターダストはバインダーの化学的性質に応じて分類される場合があります - 地域の規制に従って廃棄を管理してください.
13. 実践的な選択マトリックス & 調達チェックリスト
クイック選択マトリックス (ハイレベル)
- ジュエリー / 低温合金: パラフィン/マイクロクリスタリンワックス + 石膏投資 + 蒸気デワックス.
- 一般的な青銅 / 真鍮 / 銅合金: ワックスブレンド + シリカ/リン酸塩への投資 + 真空または不活性注入を推奨.
- アルミニウム合金: ワックス + Al用に配合されたシリカゾル/コロイド埋没材 + 乾いた貝殻 + 不活性または制御された雰囲気 + 適切なるつぼ (SiC/グラファイトコーティング付き).
- ステンレス, ニッケル合金: ワックス + リン酸塩またはアルミナ/ジルコンの投資 + 高いシェル焼結温度 + 真空/不活性溶解 & 濾過.
- チタン: ワックスまたはプリントされたパターン + ジルコニア/アルミナバリア投資 + 真空溶解して注ぐ + ジルコンバリアコート + 特別なるつぼ.
調達 & 図面チェックリスト (必須アイテム)
- 合金仕様 および必要な機械的/腐食特性.
- 表面仕上げ目標 (ラ) および化粧品の要件.
- 寸法許容差 & 重要なデータ (加工面の識別).
- シェルタイプ (投資家) 最小限のシェル厚さ.
- バーンアウトスケジュールの制約 (該当する場合) 予熱/注湯温度ウィンドウ.
- NDT & 受け入れ (X線撮影 %, 圧力/漏れ試験, 機械的サンプリング).
- 鋳造法 (重力 / 遠心 / 真空 / プレッシャー) とろける雰囲気 (空気 / アルゴン / 真空).
- 坩堝 & ろ過要件 (セラミックフィルター, るつぼの材料制約).
- 無駄 & リサイクルへの期待 (投資回収 %).
- 安全性 & リスクプロファイル (反応性金属条項, 許可が必要).
14. 結論
ロストワックス鋳造における材料の選択は広範囲かつ分野横断的です: あらゆる素材 - ワックス, 投資, スタッコ, コア, るつぼと合金 — 熱処理において機能的な役割を果たします, 化学的および機械的相互作用.
に注目して素材を選ぶ 合金の溶融化学と温度, 必須 表面仕上げ, 許容できる 気孔率, そして 後処理.
反応性合金または高温合金用 (チタン, ニッケル超合金), 専門的な投資に投資する (ジルコニア/アルミナ), 真空溶解およびバリアコーティング.
宝飾品および低温合金用, 石膏の埋没材と細かい漆喰により、優れた仕上げと精度が得られます。.
デザイン間の初期のコラボレーション, 信頼性を高めるために適切な材料セットを固定するには、パターニングおよび鋳造チームが不可欠です, 高収量生産.
よくある質問
ステンレス鋳造への投資はどうやって選べばよいですか?
を選択します リン酸結合 または アルミナ/ジルコン 合金の液相線よりも高く、十分な熱間強度を備えた強化投資; 注湯前にシェル温度 1,000 ～ 1,200 °C に達するシェル焼結スケジュールが必要.
通常の石膏埋没材をアルミニウムに使用できますか??
いいえ. 石膏埋没材は比較的低温で柔らかくなり、分解します。; アルミニウムには、非鉄金属用に配合され、アルミニウム溶融物の特定の熱的および化学的条件に対処できるように設計された投資が必要です.
なぜチタン鋳物にアルファケースが発生するのか?
アルファケースは、高温でのチタンと酸素の反応によって生じる酸素富化脆性表面層です。.
ジルコニア/アルミナバリアコーティングを使用することでそれを削減します, 真空またはアルゴン雰囲気で清潔な環境, ドライ投資.
投資を回収するのは経済的ですか?
はい - 多くの鋳造工場は、スラリー分離によって投資微粉と粗材料を回収およびリサイクルしています。, 遠心分離機と熱再生.
経済性はスループットと汚染に依存します.
ブロンズとチタンではどのるつぼを使用すればよいですか?
ブロンズ: 多くの場合、コーティングを施したグラファイトまたは SiC るつぼが機能します。.
チタン: 不活性を使用する, 非炭素るつぼおよび真空またはコールドるつぼ誘導溶解システム - 通常の黒鉛るつぼは反応して Ti を汚染します.
アルミニウム鋳物用の最もコスト効率の高い耐火システムは何ですか??
シリカ砂 (集計) + 水ガラス (バインダー) シリカゾルジルコンシステムよりもコストが 50 ～ 60% 低い, そしてアルミニウムは融点が低いので、 (615℃) シリカとの反応を回避 - 大量生産に最適, 低コストのアルミ部品.
脱脂ワックスのリサイクル方法?
脱蝋したワックスを5～10μmのメッシュでろ過し、不純物を除去します。, 80～100℃に加熱して均質化する, 5～8回再利用可能.
リサイクルワックスでメンテナンス 95% オリジナルの性能を最大限に引き出し、材料コストを削減します。 30%.
