インベストメントモールド精密鋳造

ロストワックス鋳造は、現在精密鋳造とも呼ばれ、切削が少ない、または切削のない鋳造プロセスであり、鋳造業界における優れたプロセス技術であり、その用途は非常に広いです。さまざまな種類やさまざまな合金の鋳造に適しているだけでなく、生産される鋳物の寸法精度と表面品質も他の鋳造方法よりも高く、他の鋳造方法では鋳造が難しい複雑で耐高温性があり、加工が容易でない鋳物でも精密鋳造で鋳造できます。

インベストメントモールド精密鋳造は、古代の蝋型鋳造を基礎として開発されました。古代文明として、中国はこの技術を最も早く使用した国の一つで、紀元前数百年まで遡り、中国の古代労働者はこのロストワックス鋳造技術を生み出し、春秋時代の曽后羿墓のように、鐘楼や容器などのさまざまな微細な模様や文字を鋳造するために使用されました。曽后羿墓の土台は、絡み合った多数の龍で、端から端までつながり、上下に交互に配置され、中央に空洞のある多層のモアレ模様を形成しています。これらの模様は通常の鋳造プロセスでは生成するのが困難ですが、ロストワックス鋳造プロセスは、強度がなく彫刻しやすいパラフィンワックスの特性を活用できます。 通常の工具を使って曾后羿の墓板と同じパラフィン素材を彫り出し、その後、注湯システムを取り付け、コーティング、脱蝋、注湯を行えば、絶妙な曾后羿の墓板が完成します。

現代の精密鋳造法が実際に工業生産に応用されたのは、1940年代です。当時、航空ジェットエンジンの発展には、ブレード、インペラ、ノズルなど、複雑な形状、正確な寸法、滑らかな表面を持つ耐熱合金部品の製造が必要でした。耐熱合金材料は機械加工が難しく、部品の形状が複雑なため、他の方法では製造できないか困難でした。そのため、新しい精密成形プロセスを見つける必要がありました。そこで、古代のロストワックス鋳造に学び、材料とプロセスの改良を通じて、現代の精密鋳造法は古代のプロセスに基づいて重要な発展を遂げました。そのため、航空産業の発展は精密鋳造の応用を促進し、精密鋳造の継続的な改善と完成は、航空産業がパフォーマンスをさらに向上するための好ましい条件も作り出しました。

中国は1950年代から1960年代にかけて、精密鋳造を工業生産に応用し始めました。その後、この先進的な鋳造プロセスは大きく発展し、航空、自動車、工作機械、船舶、内燃機関、ガスタービン、通信機器、武器、医療機器や工具などの製造業で広く使用され、芸術品や工芸品の製造にも使用されています。

いわゆるインベストメント鋳造プロセスは、簡単に言えば、溶融材料（ワックスやプラスチックなど）を使用して溶融モデル（インベストメントモールドまたはモデルと呼ばれる）を作成し、特別な耐火塗料を数層塗布し、乾燥して硬化させて全体のシェルを形成し、次に蒸気または熱湯を使用してモデルをシェルから溶かし、次にシェルを砂箱に配置し、その周りに乾燥した砂を詰めます。最後に、鋳物を焼成炉に入れて高温焙焼します（高強度シェルを使用する場合は、成形やモールドの取り外し後にシェルを直接焙焼する必要はありません）。焙焼後の鋳物またはシェルに溶融金属を注ぎ、鋳物を得ます。

インベストメント鋳造の寸法精度は比較的高く、一般的にはCT4〜6（砂型鋳造はCT10〜13、ダイカストはCT5〜7）までです。もちろん、インベストメント鋳造の複雑なプロセスにより、鋳物の寸法精度に影響を与える要因は多くあります。たとえば、鋳型の収縮、インベストメント鋳型の変形、加熱および冷却プロセスでのシェルの線形変化、凝固プロセス中の合金の収縮率と鋳物の変形などです。そのため、通常のインベストメント鋳造の寸法精度は高くなりますが、その一貫性はまだ改善する必要があります（中高温ワックス材料を使用した鋳造の寸法一貫性は大幅に改善する必要があります）。

インベストメント鋳型をプレスする際には、キャビティの表面仕上げが高いものを使用するため、インベストメント鋳型の表面仕上げも比較的高くなります。また、シェルは耐高温の特殊バインダーと耐火材で作られており、インベストメント鋳型には耐火コーティングが施されており、溶融金属と直接接触するキャビティの表面は仕上げが高くなっています。そのため、インベストメント鋳物の表面仕上げは一般的な鋳物よりも高く、通常はRa.1.6〜3.2μmまでになります。

インベストメント鋳造の最大の利点は、寸法精度と表面仕上げが高いため、機械加工作業を削減でき、要求の高い部品にわずかな加工代を残すだけで済み、一部の鋳物でも研削代と研磨代のみを残して機械加工せずに使用できることです。インベストメント鋳造法を使用すると、工作機械設備と加工時間を大幅に節約でき、金属原材料を大幅に節約できることがわかります。

インベストメント鋳造法のもう一つの利点は、さまざまな合金、特に超合金の複雑な鋳物を鋳造できることです。たとえば、ジェットエンジンのブレードの場合、その流線型のプロファイルと冷却キャビティは機械加工ではほとんど形成できません。インベストメント鋳造プロセスによる生産は、大量生産を実現し、鋳物の一貫性を確保できるだけでなく、機械加工後の残留ブレードの応力集中を回避することもできます。