投資キャスティング（失われたワックスプロセス）：航空宇宙タービンブレード、医療インプラント、高温合金の精密製造

航空宇宙エンジニアがわずか0.1mmの厚さで±0.05mmまでの表面精度でタービンブレードを生産する必要がある場合、5、000年前の投資キャスティング（失われたワックスプロセス）が重要な技術になります。最新の航空宇宙エンジンコンポーネントの90％を支えるこの手法は、医療機器、高級品の製造、その他の高価値産業の正確な境界を押し続けています。

プロのファウンドリエンタープライズとして、Tieguは次に、航空宇宙、自動車、医療機器などの業界で広く適用されている精密な製造プロセスである投資キャスティングの詳細な紹介（Lost-Waxキャスティングとも呼ばれます）を提供します。

投資キャスティングの仕組み？

投資キャスティング（Lost-Waxプロセス）は、可溶性パターンの複製技術を通じて形成される精密金属を実現します。コアワークフローには、低温パラフィンを金型に注入し、パターンを木のような構造に組み立て、セラミックスラリー層を適用して堅牢なシェルを形成することにより、ワックスパターンを作成します。蒸気の脱ワックスと高温焼結焼成ワックスを除去し、シェルを濃縮し、その後溶融合金の真空鋳造を行います。冷却後、シェルが取り外されて、マシン後の高精度鋳物が得られます。

投資キャスティングプロセスとは

投資キャスティングは、他のタイプのキャスティングとどのように異なりますか

投資キャスティングは、精度、材料の互換性、構造の複雑さに優れています。

1. 精密制御：CT4耐性（±0.15mm/25mm）を達成し、砂鋳造の精度を2倍にし、0.2mmマイクロポアと30°の負のドラフト角を有効にします

2. 材料の適応性：スーパーアロイを直接鋳造できる唯一のプロセス（> 1300℃インコール718のような融点）およびチタン合金

3. 複雑さ：タービンブレード冷却チャネルのような複雑な内部構造を1つのステップで形成し、組み込み後のニーズを減らします

比較データ：

• 最小壁の厚さ：0.5mm（砂鋳物の場合は3mm、ダイキャスティングで0.8mm）

• 材料利用：90％（従来の機械加工の場合は40％）

• ユニットコスト：5-8xサンドキャスティングですが、高価値アプリケーションではより費用対効果が高い

なぜ投資キャスティングやその他の名前と呼ばれるのですか？

「投資キャスティング」という用語は、ラテン語の「投資家」に由来し、「服を着る」または「カバーする」ことを意味します。これは、鋳造中に保護シェルを形成するセラミック投資資料でワックスパターンを包むプロセスを指します。 「投資キャスティング」はエンジニアリングのコンテキストでは標準化された用語ですが、このプロセスは、金属が注ぐ前にワックスパターンを溶かすための中心的なステップにより、ロストワックスキャスティングとしても広く知られています。

実際の代替名（その他の名前）

地域または産業のコンテキストに応じて、これらの同義語に遭遇する可能性があります。

精密鋳造 - CT4次元精度を達成する能力を強調しています

消耗性パターンキャスト - ワックスモデルの犠牲性に焦点を当てています

セラミック型鋳造） - 耐火性シェル材料について説明します

投資キャスティングプロセスが説明しました

精密金属部品の段階的なガイド

1.ワックスパターンの作成

このプロセスは、CADソフトウェアを使用した3Dモデルの設計から始まります。ここでは、金属の固化を考慮するために0.3〜0.6％の収縮補償が考慮されます。 15％ステアリン酸を混合した低温パラフィンワックス（48-52℃融点）を、5-8MPaで精密にマシンのアルミニウム型に注入します。これにより、壁の厚さが0.5〜3mmの範囲で、±0.05mmの寸法精度のワックスパターンになります。

技術エッジ：RA≤0.8μmの表面仕上げのアルミニウム型は、滑らかなパターンのリリースを保証します。

2.クラスターアセンブリ

個々のワックスパターンは、加熱されたエアガンを使用してランナーに溶接され、木のようなクラスターを形成します。これらのアセンブリは、直径0.2mm未満の内部バブルを検出するためにX線検査を受け、鋳造前に構造的完全性を確保します。

品質制御：クラスターの重量変動は≤5g以内に維持され、注入中の金属の流れのバランスが取れます。

3.セラミックシェルフォーメーション

クラスターは、シリカゾルジルコンスラリー（30〜35％のSIO₂コンテンツ）に繰り返し浸され、耐火物砂でコーティングされています。 7-9層とコート間の4〜6時間の乾燥の後、シェルは980℃で焼結されます。このプロセスは、1500 olten金属に耐えることができる≥30mPaの曲げ強度を持つセラミックシェルを作成します。

材料科学：ジルコン粉は高い熱安定性を提供し、ムライトの砂は構造的剛性を高めます。

4.脱ワックスとクリーニング

蒸気は160℃ワックスパターンを除去し、残留物が0.05％未満になります。高圧空気爆破は、シェル空洞から残りの残骸を取り除きます。ワックスの約95％が再利用のためにリサイクルされています。

環境の利点：高度なワックス回復システムは、材料の廃棄物を最小限に抑えます。

5.真空鋳造

インコルエル718のようなニッケルベースの超合金は、真空誘導炉で1550±20℃で溶けます。溶融金属は、10pa以下の真空下でセラミックシェルに注がれ、多孔度を排除し、密な欠陥のない鋳物を確保します。

プロセスの革新：真空環境は酸化を減らし、材料の純度を改善します。

6.冷却と繰り返し

鋳造された部品は徐々に冷却されます。炉で最初は600℃になり、その後1分あたり5〜10℃で空冷されます。振動の揺れは、セラミックシェルの99.9％以上を除去し、ネットの近くの金属成分を残します。

応力制御：ゆっくり冷却すると、複雑な形状の熱歪みが防止されます。

7.最終処理と検査

酸化アルミニウム爆破による表面仕上げは、RA1.6-6.3μmの粗さを達成します。座標測定機はCT4次元耐性（±0.15mm/25mm）を検証し、5μm解像度のCTスキャンは内部欠陥を検出します。

認定：プロセスは、ISO 9001、AS9100D（航空宇宙）、およびISO 13485（医療）の要件に準拠しています。

投資キャスティング製品とは何ですか？

投資キャスティングの利点

1. 極度の精度

   
   CT4寸法耐性（±0.15mm/25mm）と表面粗さRA1.6-6.3μmを達成し、ほとんどのアプリケーションのマシン後のマシンを排除します。

2. 複雑なジオメトリ機能

   
   タービンブレード冷却チャネルなどの複雑な内部構造を形成し、砂の鋳造や鍛造では不可能な30°のネガティブドラフト角度を形成します。

3. 高温材料の互換性

   
   ニッケルベースのスーパーアロ（例：インコール718、融点1330）とチタン合金を直接鋳造します。

4. 材料効率

   
   CNCの機械加工の40％と比較して90％の材料利用、高価な合金の廃棄物とコストを削減します。

5. 設計の柔軟性

   
   3Dプリントされたワックスパターンを使用して、30日から5日間のプロトタイピング時間を削減する迅速な設計反復を可能にします。

技術データ

• 最小機能サイズ：0.2mm

• 壁の厚さ範囲：0.5〜3mm

• 引張強度保持：錬金術材の98％

投資キャスティングの制限

1. 高い生産コスト

   
   ユニットコストは、労働集約的なセラミックシェルプロセスと材料投資により、砂鋳造の5〜8倍高くなっています。

2. 長いリードタイム

   
   典型的な生産サイクルは、小さなバッチで15〜20日の範囲であり、ダイキャスティングの3〜5日よりも長くなります。

3. サイズの制限

   
   最大鋳造重量は一般に≤50kgですが、高度な複合シェルは最大300kgのコンポーネントをキャストできます。

4. 環境への影響

   
   従来のプロセスでは、有機バインダーからVOC排出量が生成されますが、水ベースのコーティングはこれを90％減少させました。

5. 気孔率のリスク

   
   鋳造中の不適切な真空レベルは、気孔率が0.5％を超える可能性があり、重要なアプリケーションのためのキャスティング後の股関節治療が必要です。

リスク軽減戦略

• シミュレーションソフトウェア：Procastモデリングは、収縮と気孔率を予測します

• プロセス制御：注入中に≤10paに維持されている真空レベル

• 後処理：ホットアイソスタティックプレス（股関節）は内部ボイドを排除します

決定マトリックス

投資キャスティングの適用は何ですか？

投資キャスティング製品の例は何ですか？投資キャスティングは、以下を含む重要な業界で高精度コンポーネントを生産するために使用されます。

• 航空宇宙：タービンブレード（ジェットエンジンで使用されて1200の熱に耐えるために使用）、燃焼室ライナー

• 医療：コバルト - クロミウム股関節インプラント（生体適合性骨統合に使用）、チタン脊髄スペーサー

• 産業：高温バルブ（石油化学植物で使用）、海洋プロペラ

• 高級品：18Kゴールドジュエリー設定（複雑なダイヤモンドプロングに使用）、ステンレス鋼の時計ケース

• エネルギー：原子炉成分（放射線環境で使用）、風力タービンベアリング

これらの製品が投資キャスティングを使用する理由
✅複雑なジオメトリ（タービンブレードの内部冷却チャネルなど）
✅高温材料（たとえば、1330で融解するニッケルベースの超合金℃）
✅表面が医療/消費者の基準を満たす（RA1.6-6.3μm）

投資キャスティングが高価なのはなぜですか？

投資キャスティングは、精度駆動型のプロセスと材料の要件により、より高いコストが発生します。

1. 労働集約的なステップ：セラミックシェルの作成には、7〜9個のスラリーコーティングと焼結が含まれ、熟練した技術者と時間が必要です（シェル調製のみに5〜7日）。

2. 高温合金：ニッケルベースの超合金（例：インコルエル718）のような材料は、従来の金属の3〜5倍のコストがかかりますが、90％の利用率はいくらかの費用を相殺します。

3. ツーリングコスト：ワックスパターンのアルミニウム型は、デザインあたり10,000〜50,000ドルの費用がかかりますが、3D印​​刷はプロトタイプでこれを80％削減します。

4. 品質保証：CTスキャン（5μm解像度）と引張試験は、航空宇宙/医療アプリケーションのパーツあたり200〜500ドルを追加します。

コスト緩和戦略

• 3Dプリントされたワックスパターン：小さなバッチのツールコストを削減します

• 自動砲撃：生産時間を30％短縮する

• 材料の最適化：ネットに近い形状では、廃棄物が50％減少します

あなたのアプローチ
自動化されたセラミックコーティングロボットと社内合金溶融能力を活用して、業界平均と比較して25％コストを削減します。

投資キャスティングにどのような資料が利用されていますか？

投資キャスティングは、さまざまな産業ニーズを満たすために幅広い材料で動作する多目的なプロセスです。採用されている主な材料は次のとおりです。

1.金属材料

• ニッケルベースのスーパーアロ：これらは航空宇宙およびエネルギーアプリケーションの選択です。 Incenel 718（ASTM B637を満たす）やCMSX -4などの合金は、高温に耐える能力で知られており、融点は1300°Cを超えています。

• Cobalt-ベースの合金：特にStellite 6は、HRC52に到達する硬度が高いと評価されており、耐摩耗性に適しています。

• チタン合金：TI -6AL -4V（ASTM F136に準拠）は、その生体適合性と高強度と重量比のため、医療分野で広く使用されています。

• ステンレス鋼：316L（≤0.03％以下の低炭素含有量）および17-4PH（熱処理後にHRC42を達成できる）は、耐食性のために一般的に選択されます。

2.ワックス材料

• パラフィンワックス：それは主要な成分として機能し、通常はワックス混合物の85％を占めます。 48〜52°Cの範囲の融点があります。

• ステアリン酸：混合物の15％を構成すると、ワックスの粘度を制御するのに役立ちます。

• 添加物：収縮率を0.6％未満に減らすために微結晶ワックスが追加され、ワックスパターンの寸法安定性が確保されます。

3.セラミック材料

• ジルコン粉：粒子サイズが270メッシュで、セラミックシェルの表面層で熱安定性を提供するために使用されます。

• Mullite Sand：80メッシュの粒子サイズを持つ、シェルの強度を高めるためにバッキング層で使用されます。