ロストワックス鋳造によくある欠陥は何ですか?

ロストワックス鋳造業界のベテランサプライヤーとして、私はこの時代、つまり古い製造プロセスに伴う複雑さと課題を直接目の当たりにしてきました。インベストメント鋳造としても知られるロストワックス鋳造は、優れた表面仕上げを備えた複雑な金属部品を作成するために使用される高精度の方法です。ただし、他の製造プロセスと同様に、欠陥がないわけではありません。このブログでは、ロストワックス鋳造によくある欠陥を詳しく掘り下げ、その原因と潜在的な解決策についての洞察を提供します。

1. 気孔率

気孔はロストワックス鋳造で最も一般的な欠陥の 1 つです。これは、鋳造品内に小さな空洞や穴が存在することを指します。気孔率には、主にガス気孔率と収縮気孔率の 2 種類があります。

ガス気孔率

ガス気孔は、鋳造プロセス中に溶融金属内にガスが閉じ込められると発生します。これはいくつかの理由で発生する可能性があります。まず、ワックス パターンに揮発性物質が含まれている場合、バーンアウト プロセス中に揮発性物質が蒸発して気泡が発生する可能性があります。第 2 に、金型の通気が不適切であると、溶解および注入中に発生するガスの流出が妨げられる可能性があります。たとえば、セラミックシェルモールドの通気孔が不十分な場合、ガスは行き場を失い、鋳物内に閉じ込められます。

ガスの多孔性に対処するには、ワックス パターンが揮発性物質の含有量が低い高品質の材料で作られていることを確認することが重要です。さらに、適切な通気を備えた適切な金型設計が不可欠です。当社では、ガスがスムーズに逃げることができるように、通気口のサイズと配置が適切であることを確認するため、金型の製造プロセスに細心の注意を払っています。

収縮気孔率

収縮気孔は、金属が冷えて固化する際の金属の収縮によって発生します。溶けた金属は凝固すると体積が減少します。この体積減少によって生じた空間を埋めるのに十分な溶融金属が存在しない場合、収縮気孔が発生します。これは、冷却速度が遅い鋳物の肉厚部分でよく発生します。

収縮気孔を軽減するために、ライザー設計などの技術を使用しています。ライザーは、鋳物に取り付けられた溶融金属の追加の貯留部です。鋳造物が凝固する際に溶融金属を継続的に供給し、体積の減少を補います。ライザーのサイズと位置を慎重に計算することで、ロストワックス鋳造品の収縮気孔を効果的に減らすことができます。

2. 表面粗さ

表面粗さは、ロストワックス鋳造品の品質に影響を与える可能性があるもう 1 つの一般的な欠陥です。粗い表面は、鋳物の美的外観だけでなく、その機能にも影響を与える可能性があります。

表面粗さの主な原因の 1 つは、セラミック シェル モールドの品質です。金型の表面が粗いと、その質感が鋳物に転写されてしまいます。これは、金型の材料の品質が低い場合、または金型の製造プロセスが適切に管理されていない場合に発生する可能性があります。たとえば、セラミックスラリーの混合が不適切であったり、コーティングの厚さが不十分であると、金型の表面が粗くなる可能性があります。

別の原因は、溶融金属中の介在物の存在です。介在物とは、溶解中に金属に混ざる砂、スラグ、酸化物などの異物です。金属が凝固すると、これらの介在物によって表面に粗い斑点が生じることがあります。

表面仕上げを向上させるために、当社は金型に高品質のセラミック材料を使用し、金型製作プロセス中に厳格な品質管理措置を講じることに重点を置いています。また、注湯前に溶融金属から介在物を除去するための高度な濾過システムも使用しています。これにより、鋳造品の滑らかで高品質な表面仕上げを実現できます。

3. ひび割れ

ロストワックス鋳造品の亀裂は、部品の構造的完全性を損なう可能性があるため、重大な欠陥となる可能性があります。亀裂には、ホット亀裂やコールド亀裂など、いくつかの種類があります。

ホットクラック

高温亀裂は、金属がまだ半固体状態にある凝固プロセス中に発生します。これらは通常、鋳造品の高い内部応力によって引き起こされます。これらの応力は、不均一な冷却速度、不適切なゲート設計、または過剰な温度勾配によって発生する可能性があります。たとえば、鋳物の冷却が一部の領域で速すぎ、他の領域で遅すぎる場合、内部応力が発生し、高温割れにつながる可能性があります。

高温割れを防ぐため、鋳物の冷却速度を注意深く制御します。当社では、制御された冷却チャンバーや適切なゲート設計などの技術を使用して、金属が均一に凝固することを保証します。さらに、高温割れ耐性に優れた適切な合金を選択します。

コールドクラック

鋳物が完全に凝固して室温まで冷却された後に、低温亀裂が形成されます。これらは鋳造品の残留応力によって引き起こされることが多く、不適切な熱処理や機械加工などの要因が原因である可能性があります。たとえば、鋳物を過度に激しく機械加工すると、高い残留応力が生じ、時間の経過とともに低温割れが発生する可能性があります。

低温割れを防ぐために、適切な熱処理プロセスを実行して残留応力を軽減します。また、当社は穏やかな機械加工技術を使用し、新たな応力の導入を最小限に抑えるために機械加工パラメータが最適化されていることを確認します。

4. 寸法の不正確さ

ロストワックス鋳造では、特にアセンブリに正確に適合する必要がある部品の場合、寸法精度が非常に重要です。寸法の不正確さは、いくつかの要因によって発生する可能性があります。

主な原因の 1 つは、ワックス パターンとセラミック シェル モールドの熱膨張と収縮です。鋳造プロセスの加熱と冷却のサイクル中に、ワックスとセラミックの両方が膨張および収縮する可能性があり、それが鋳物の最終寸法に影響を与える可能性があります。さらに、不適切なパターン設計や金型の作成も寸法誤差を引き起こす可能性があります。たとえば、ワックスの型が正しい寸法で作られていない場合、または焼成プロセス中に型が不均一に収縮した場合、鋳造物は要求される仕様を満たさなくなります。

寸法精度を確保するために、当社では高度な計測機器を使用してワックスパターンと最終鋳造品を測定します。また、鋳造プロセスのあらゆる段階を監視するための確立された品質管理システムも導入しています。当社のエンジニアは、材料の予想収縮率を慎重に計算し、これらの変化を補うためにパターン設計に必要な調整を行います。

5. 含有物

前述したように、介在物は鋳物中に存在する異物です。それらは、原材料、溶解装置、金型など、さまざまな発生源に由来する可能性があります。

介在物は鋳物の機械的特性に悪影響を与える可能性があります。これらは応力集中源として機能し、部品の強度と延性を低下させる可能性があります。たとえば、鋳物の重要な領域に大きな介在物があると、荷重がかかると早期破損が発生する可能性があります。

異物を減らすために、当社では高品質の原材料を調達し、厳格な材料取り扱い手順を採用しています。また、汚染物質の蓄積を防ぐために、溶解装置を定期的にメンテナンスおよび洗浄します。さらに、溶融金属を金型に注ぐ前に、濾過システムを使用して溶融金属から介在物を除去します。

当社では、高品質のロストワックス鋳造品の提供に努めております。など、幅広いキャスティングサービスを提供しています。SS インベストメント鋳造、チタンの精度の低下 - ワックス鋳造、 そして合金インベストメント鋳造。当社の経験豊富なエンジニアと技術者のチームは、これらの一般的な欠陥の発生を最小限に抑え、お客様が期待を満たすかそれを超える鋳物を確実に受け取ることができるよう熱心に取り組んでいます。

高品質のロストワックス鋳造をご希望の場合は、要件について詳しくご説明いたしますので、お気軽にお問い合わせください。当社の専門家は、鋳造のニーズに最適なソリューションを見つけるお手伝いをいたします。

参考文献

• キャンベル、J. (2003)。鋳物。バターワース - ハイネマン。
• ミシガン州フレミングス（1974年）。固化処理。マグロウ - ヒル。
• カルパクジャン S.、シュミット SR (2013)。製造工学と技術。ピアソン。