インベストメント成形の原理

インベストメント モールディングとは

インベストメント キャスティングまたはロスト ワックス キャスティングとも呼ばれるインベストメント モールディングは、機械の部品である金属部品の製造に使用されるプロセスです。インベストメント モールディングは、比較的コスト効率が高く用途が広い鋳造方法の 1 つですが、他の方法よりも時間がかかります。金属の成形または鋳造は、厳格な要件に従う必要があります。例えば、製品は金属を溶かして作るため、成形工程は耐熱性が求められます。

また、これらの工程で作られる鋳造品の精度も重視されます。いろいろな加工が必要な場合は、費用も手間もかかります。しかし、インベストメント モールディングでは、最後のステップでの表面の平滑化を除いて、鋳造のプロセスは過度の機械加工から解放されます。

インベストメント モールディングの仕組み

インベストメント モールディングのプロセスは、ワックス型の成形と金属の鋳造で完了します。つまり、金属を鋳造する前に、まずワックス型を作り、次にワックス型で金属を鋳造します.

ワックス型の成形は、4つのステップに分けられますには、ワックス パターンのキャスティング、ワックス パターンの組み立て、シェルの構成、ワックスの除去が含まれます。金属の鋳造に関しては、金属鋳造、切削、およびカスタマイズに分けることができます.

ワックス パターン キャスティング

ワックス形成の最初のステップは、ワックスを金属射出成形金型 (通常はアルミニウム射出成形金型) に注ぐことです。金属は加熱すると膨張し、冷却すると収縮するため、冷却したワックス パターンは最終的な金属製品よりも大きくする必要があります。

ワックス パターンの組み立て

ワックスパターンが冷めたら、熱したアイロンに浸してワックスパターンを互いにくっつけ、いわゆるメタルデリバリーシステムを作ります。金属供給システムは、溶融金属が後で注がれるためのキャビティを提供するため、これは金属の精密鋳造における重要なステップの 1 つであり、最終製品の機械加工の要件を軽減するための鍵となります。

シェル構成

その後、ワックスパターンアセンブリ、または金属送達システムは、スラリーと呼ばれるセラミック溶液に浸されます。このステップは、機械による構成の不完全さを防ぐために手動で実行されます。次に、スラリーに浸されたアセンブリは、砂のスタッコでコストをかけ、それを乾燥させることによって強化されます.スラリーへの浸漬プロセスと砂スタッコでのコーティング プロセスは、必要な厚さのワックス型が得られるまで繰り返されます。これは約 10 分の 3 インチの厚さで、約 5 日かかります。

ワックス除去

厚く乾燥したワックスモールドが形成された後、シェルまたはセラミックモールドからワックスを溶かすために、高温の蒸気室であるオートクレーブに 5 ～ 10 分間入れます。ワックスを取り除き、シェルが完全に乾燥したら、ワックスモールドを形成するプロセスが終了します.

金属鋳造

溶融金属がシェルに注がれる前に、シェルをオーブンで約2〜3時間加熱して、シェルを強化し、シェルの特性を安定させて、後で溶融金属とシェルの間の相互作用を減らします。 .

金属が溶けて華氏 2200 度の温度に達すると、溶けた金属がシェルのチャンバーに注がれ、冷やされて硬化します。アルミニウムの場合は冷却に約 2 時間かかりますが、スチールの場合は約 4 ～ 5 時間かかります。その後、セラミック シェルが壊れて、次のステップのために最後の金属部分が残ります。このプロセスには約 5 ～ 10 分かかります。

カットとカスタマイズ

最後に、金属配送システムは、最終製品の仕上げを滑らかにするために切断および研磨され、その後、これらの製品が販売されます。

インベストメント モールディング vs. サンド キャスティング

インベストメント モールディングまたはインベストメント キャスティングは、サンド キャスティングに対応するものの 1 つです。サンド キャスティングは別の鋳造方法ですが、ワックスを砂に置き換えます。それらの間には、プロセスの複雑さ、必要な金型、機械加工の要件など、いくつかのバリエーションがあります。

プロセスの複雑さ

インベストメント モールディングとサンド キャスティングを比較すると、前者のプロセスは後者よりも複雑です。前者は、必要な最終製品に対応するために金型の統合を行うことに専念しているためです。砂型鋳造で作られた製品は、インベストメント モールディングほど用途が広いわけではありませんが、砂型鋳造に必要なプロセスは、インベストメント モールディングよりも比較的少なく、単純です。

必要な金型

上記の段落で述べたように、インベストメント モールディングは、最終製品の唯一の金型が最終製品の構成全体をカバーできるため、最終製品だけでなく金型を作成するためにより多くのプロセスを必要とします。対照的に、砂型鋳造での型の形成はより単純で、少ない手順で済みます。必要な構成を作成するには、砂型鋳造で 1 つの製品を作成するのに 2 つの半金型が必要でした。これはインベストメント モールディングよりも多くの量です。

機械加工要件

インベストメント成形の複雑さは比較的高いため、金型の統合と完成度が高く、それに応じて機械加工の必要性が少なくなりますが、砂型鋳造で作成される金型はより粗くなります。したがって、カスタマイズされた最終製品の形状を実現するために、後でより多くの機械加工作業が必要になります。

インベストメント成形とダイカスト

金型の製造には、ダイカストと呼ばれる別の方法があります。電気エネルギーを熱エネルギーに変換し、電極から火花を発生させて金型の空洞を作る方法です。ダイカスト加工は放電加工機と呼ばれる機械で行われ、電気エネルギーを熱として送る電極はねずみ鋳鉄でできているため、導電性のワークが必要になります。これは、放電加工機が適用できるワークピースの制限につながります。これに対し、インベストメント成形で製作されるセラミック金型の汎用性は、放電加工機よりはるかに優れています。インベストメント モールディングは、インベストメント モールディングに必要な複雑なプロセスから解放されているためです。したがって、鋳造方法の汎用性と作業の効率性により、これら 2 つのいずれかを選択することは、メーカーの個人的な好みと考慮事項に依存する場合があります。