消失模型鋳造(エバポレイティブパターンキャスティング)完全解説:定義、用途、メリット・デメリット
本記事では、消失模型鋳造の定義、用途、メリット・デメリットを解説します。関連記事でインベストメント鋳造を公開済みです。
消失模型鋳造とは
砂型鋳造プロセスの一種で、発泡スチロール等のフォームで製品レプリカを形成し、砂型内で気化消失させ、溶湯で置換する手法です。「消失型鋳造」「ロストフォーム鋳造」「EVAフォーム鋳造」とも呼ばれ、インベストメント鋳造に類似します。
消失模型鋳造には「ロストフォーム鋳造」と「フルモールド鋳造」の2形態あり、複雑形状を比較的容易に製造可能なため広く適用されます。違いはロストフォームでは砂がバインダー結合(バインド)、フルモールドでは砂が結合砂(グリーンサンド)である点です。2010年予測では、アルミニウム鋳造の29%、鉄系鋳造の14%で本プロセスが採用されると予測されていました。
用途
アルミニウム鋳造で広く使用。鋼鋳造、鋳鉄部品(水道管、ポンプ部品等)にも適用。
消失模型鋳造の作動原理
鋳造品レプリカとなるフォームパターンを作製。耐火物質でコーティングし、溶湯注湯時のパターン寿命延長・耐熱性付与。スプルー・ゲートを接着剤でパターンに取り付け、砂で周囲を充填・締め固めて金型形成。別法として、インベストメント鋳造同様セラミックスラリー浸漬でシェル形成も可能。金型を特定温度維持し、溶湯がパターン全隅々まで容易に流達できる状態にする。溶湯注湯時、到達部のフォーム材料が気化消失し、溶湯が形状を置換・凝固。凝固後、鋳造品を金型から取り出す。
動画で学ぶ:消失模型鋳造の作動原理
砂型鋳造との違い:消失模型鋳造ではパターンを金型から抜き取らないため、テーパー(抜き勾配)不要。消失模型鋳造法は、砂粒度(GFN)、振動時間、真空度、注湯温度等で表面粗さ等が決定されます。
メリット
- 軽量部品鋳造可能
- 他鋳造法比で実施容易
- 高寸法精度実現
- コア・抜き勾配不要で複雑・精巧形状鋳造可能
- 高表面仕上げ(平滑性)実現
まとめ
本記事では、消失模型鋳造の定義、用途、メリット、作動原理を解説し、砂型鋳造との違いも説明しました。コアレス・テーパーレスで複雑形状を高精度・良好表面で製造できる点が最大の特長です。
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