インベストメント鋳造で優れた表面仕上げを実現

インベストメント鋳造を他の鋳造プロセスより選択する理由の一つは、その優れた表面仕上げです。本稿では、なぜこのプロセスがそのような仕上げをもたらすのか、達成可能な仕上げ、より良い仕上げのメリットについて解説します。

表面を鏡写しにする

インベストメント鋳造プロセスは、鋳造する部品のワックスレプリカから始まります。これを湿ったセラミック耐火材料（耐熱セラミック）でコーティングし、乾燥させて硬いシェルを形成。ワックスを溶かし出し、溶融金属を充填する空洞を残します。凝固後、セラミックシェルを破って鋳造部品を取り出します。

この部品の形状と仕上げは、シェルによって形成された空洞のものを鏡写しにします。それはワックスパターンの精度とテクスチャーに依存。つまり、ワックスの表面仕上げが金属鋳造品に再現されるのですが、重要な注意点が一つ：セラミック耐火材料は粒子で構成されるため、本来非常に滑らかな表面にわずかな粗さを加えることになります。

インベストメント鋳造で達成可能な表面仕上げ

コスト、速度、強度の観点から、セラミックシェルは複数層で構築されます。最初に施される層がフェースコートであり、ここで粒子サイズが仕上げを決定。以降の層ではシェル強度の付与が目的です。

セラミック材料の粒子が微細であればあるほど滑らかな表面が得られます。追加のメリットは、微細粒子が表面形状の変化により良く追従し、微細ディテールの再現を助けることです。

熟練したインベストメント鋳造オペレーションでは、60〜200μin（マイクロインチ）オーダーの表面仕上げを達成し、ほとんどの箇所で125μin（3.2μm Ra）を維持できます。参考までに、加工ラインがかろうじて見える良好なフライス加工面の仕上げは約125μin（3.2μm Ra）。つまり、インベストメント鋳造はフライス加工と同等の滑らかな表面を生み出せます。比較として、砂型鋳造の良好な表面仕上げは250μin（6.4μm Ra）です。

インベストメント鋳造表面のメリット

ワックスパターンの微細ディテールを再現できる能力は多くのメリットをもたらします。これらは製造プロセスの他工程でコストを節約するものと、機能性や外観を向上させるものに分類できます。

コスト削減は主に二次加工の削減から生まれます。取り付け面やシール面は依然として一部金属除去が必要ですが、他の鋳造プロセスより少なく、したがって高速です。（もう一つのメリットは、機械加工削減により製造リードタイムが短縮されること。）

さらに、インベストメント鋳造表面は一般に脱脂程度の下地処理で塗装が良く乗ります。同様に、メッキ前の研磨も他の鋳造プロセス製品より少なくて済みます。

機能性と外観のメリットは微細ディテール再現から生まれます。ロゴや識別マーキングが例で、これらを鋳造に組み込むことで他のマーキングプロセスのコストを回避できます。

一部のインベストメント鋳造部品は、特定の表面テクスチャーやパターンを作ることで機能向上します。これはワックス表面にテクスチャーを付けることで実現。例えば、波状表面でオイル保持を助けるなど。

高品質鋳造部品の要件についてご相談ください

インベストメント鋳造は二次機械加工の必要性を減らし、他工程でのコスト削減につながる微細ディテールを組み込めます。これは、フライス加工と同等の低粗さアズキャスト表面を生み出せる能力によるもので、それはワックスパターンとセラミックシェル製造プロセスの機能です。

フライス加工と同等の粗さを持つ表面仕上げが有益な鋳造部品が必要な場合は、インプロにご相談ください。インベストメント鋳造での製造可否を評価し、コスト、メリット、リードタイムについてアドバイスいたします。詳細についてはお問い合わせください。