ロストワックス鋳造とは何ですか?プロセス、材料、用途、中国からの調達方法

ロストワックス鋳造（インベストメント鋳造または精密鋳造としても知られています）は、目的の部品のような形状のワックスパターンを耐火性セラミックでコーティングし、溶かして中空の金型キャビティを作成し、溶融金属で充填して、優れた表面仕上げと寸法精度を備えたニアネットシェイプ部品を製造する金属成形プロセスです。これは、現在も産業的に使用されている最も古い製造プロセスの 1 つであり、現在、自動車、バルブとポンプ、石油とガス、海洋、農業機械の各業界で精密金属部品の大きなシェアを占めています。

では、どのプロセスバリエーションがあなたの用途に適しているのか、どの材料グレードがあなたの部品に適しているのか、そしてどのようにして中国の鋳物工場からロストワックス鋳物を確実に調達するのでしょうか?このガイドでは全体像を説明します。

Tiegu は、中国を拠点とする鋳造サプライヤーであり、資格のある中国の鋳物工場の精査されたネットワークを通じて海外のバイヤーにサービスを提供しています。当社は、ステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、アルミニウムのロストワックス鋳物を単一の供給契約に基づいて供給し、注文から出荷までサプライヤーの選定、技術確認、品質検査、輸出納品を管理します。

ロストワックス鋳造プロセスの仕組み

ロストワックス鋳造では、ワックスパターンから始まり完成した金属部品で終わる多段階のプロセスを通じて、複雑で精密な金属部品を製造します。各段階を理解することは、バイヤーがサプライヤーの能力を評価し、品質問題の原因を特定するのに役立ちます。

ステップ 1 — ダイとツールの製造金属ダイ (通常はアルミニウム) は、ワックスの収縮、セラミック シェルの収縮、金属凝固の収縮を考慮して、目的の部品の正確なネガ形状に精密機械加工されます。工具の品質は、生産工程全体にわたる寸法の一貫性を直接決定します。

ステップ 2 — ワックスパターンの注入溶融ワックスは、制御された圧力と温度の下で金型に射出され、最終鋳造品の正確なポジティブレプリカであるワックスパターンを生成します。パターンの寸法は、後続のすべての収縮段階を補正する必要があります。

ステップ 3 — 鋳造ツリーへの組み立て個々のワックス パターンが中央のワックス スプルーに取り付けられ、同時に鋳造される複数のパーツのクラスターである「ツリー」を形成します。この段階でのゲート設計は、最終鋳造における金属の流れと気孔率分布に影響を与えます。

ステップ 4 — セラミックシェルの構築ワックスツリーはセラミックスラリーに繰り返し浸漬され、耐火性の砂で交互の層でコーティングされ、溶融金属を収容するのに十分な厚さのセラミックシェルを構築します。各層は次の層を塗布する前に完全に乾燥する必要があります。このプロセスには数日かかり、温度と湿度の制御が必要です。

ステップ 5 — 脱ワックスセラミックシェルアセンブリを高圧蒸気オートクレーブまたは炉に入れて、シェルからワックスを溶かして排出し、中空のセラミックモールドキャビティを残します。これは、このプロセスに名前の由来となったステップです。つまり、ワックスが「失われる」のです。残ったワックスは次の焼成段階で焼き尽くされます。

ステップ 6 — 砲弾の発射脱蝋されたセラミック シェルは高温 (通常 900 ～ 1100 °C) で焼成され、残留ワックスが焼き尽くされ、セラミック バインダーが硬化し、鋳型が鋳込み温度に達します。適切に焼成されたシェルは、割れることなく溶融金属を収容するのに十分な強度を備えています。

ステップ 7 — 金属の注入溶融金属は、重力下、または特定の合金の場合は真空または圧力下で、予熱されたセラミック シェルに注入されます。気孔やコールドシャットなしで完全な充填を達成するには、注入温度、速度、およびシェルの予熱温度を正確に制御する必要があります。

ステップ 8 — シェルの取り外しと仕上げ冷却後、セラミックシェルが破壊され、個々の鋳物がスプルーから切り取られます。その後、部品はショット ブラストによって洗浄され、寸法検査および視覚検査が行われ、出荷前に熱処理、CNC 機械加工、表面処理、NDT 検査などの必要な後処理が行われます。

水ガラスとシリカゾル: どちらのプロセスを指定する必要がありますか?

これは、中国からロストワックス鋳造品を調達するバイヤーにとって最も重要なプロセス上の決定であり、ほとんどのサプライヤーの見積もりでは適切に扱われていないものです。中国の鋳造会社は、大きく異なる結果を生み出す 2 つの主要なシェル構築システムを使用しています。

水ガラス（ケイ酸ナトリウム）プロセス水ガラス鋳造では、セラミックバインダーとしてケイ酸ナトリウムを使用します。より迅速に構築でき、より安価に運用でき、それほど要求の厳しい表面仕上げや寸法精度の要件に適しています。得られる表面仕上げは、通常、ISO 8062 に基づく寸法精度 CT7 ～ CT9 で Ra 12.5 ～ 25μm です。水ガラス鋳物は、鋳放しの表面が機械加工される場合、または表面仕上げが重要な仕様ではない場合に、炭素鋼および低合金鋼のコンポーネントに適しています。

水ガラスプロセスを選択するバイヤーは通常、精度よりもコストと量を優先します。一般サービス用のバルブ本体ブランク、エンジニアリング機械の構造部品、農業機械の付属品、および下流の機械加工で最終的な寸法要件を処理するその他の工業用部品に最適です。

シリカゾル（コロイダルシリカ）プロセスシリカゾルキャスティングでは、結合剤としてコロイダルシリカを使用し、より微細なセラミックシェル表面を生成し、非常に良好な鋳造仕上げに移行します。通常、Ra 1.6 ～ 6.3μm、寸法精度は CT4 ～ CT6 です。シリカゾル部品は多くの場合、重要でない表面では鋳造後の機械加工をほとんどまたはまったく必要とせず、このプロセスはステンレス鋼、高合金鋼、二相ステンレス、および清浄で酸化物のない金型表面を必要とするその他のグレードと互換性があります。

シリカゾルプロセスを選択するバイヤーは、表面仕上げ、寸法精度、または材料の清浄度が仕様要件となる精密部品を調達しています。これは、ステンレス鋼のポンプやバルブのコンポーネント、自動車の精密部品、食品および医薬品機器、船舶用ハードウェア、および鋳造品が圧力試験や腐食環境で使用されるあらゆる用途の標準プロセスです。

実際的なルール:部品が炭素鋼で、完全に機械加工される場合は、水ガラスが適切であり、よりコスト効率が高くなります。部品がステンレス鋼である場合、厳しい鋳放し公差が必要な場合、または表面仕上げ仕様がある場合は、シリカ ゾルを指定してください。図面にプロセスが指定されていない場合は、どちらを使用する予定であるかをサプライヤーに問い合わせてください。品質の違いは十分に大きいため、決して想定すべきではありません。

ロストワックス鋳造の材料グレード

ロストワックス鋳造は、事実上あらゆる注入可能な金属合金と互換性があります。中国から調達する産業用バイヤーの場合、次の材料ファミリーで大部分の用途をカバーできます。

炭素鋼(ASTM A216 WCB、WCC、ASTM A352 LCB) は、一般的な工業用鋳物、つまり標準サービス用のバルブ本体やボンネット、ポンプ ケーシング、構造部品、エンジニアリング機械部品にとって最もコスト効率の高いオプションです。水ガラス加工を標準装備。中国の鋳物工場は、ASTM A216、EN 10213、および同等の DIN および JIS グレードに準拠した炭素鋼インベストメント鋳造品を供給しています。

オーステナイト系ステンレス鋼(CF8/304、CF8M/316、CF3/304L、CF3M/316L) は、耐食性ロストワックス鋳物、つまりポンプのインペラやケーシング、化学、水処理、食品サービス用途のバルブ本体、船舶用ハードウェア、医薬品部品などの主要な材料です。ステンレス鋼にはシリカゾル処理が標準です。中国の鋳物工場は定期的に CF8M および CF8 インベストメント鋳造品を ASTM A351、A743、および A744 に供給しています。

析出硬化型ステンレス鋼(17-4 PH / CB7Cu-1) は、高強度と良好な耐食性を兼ね備えており、強度と耐食性の両方が要求されるポンプシャフト、高圧バルブ部品、船舶および海洋ハードウェアに使用されます。

二相ステンレス鋼(CD4MCu、2205) は、標準的なオーステナイト系グレードと比較して、塩化物応力腐食割れに対して優れた耐性を備えており、海水ポンプ部品、脱塩装置、腐食性媒体中の化学プロセスバルブ向けに指定されています。

合金鋼(WC6、WC9、ASTM A217 を含む Cr-Mo グレード) は、発電、石油化学、製油所サービスにおける高温高圧用途、つまりタービンのバルブ本体、反応器コンポーネント、および高温で強度を維持する必要がある圧力含有部品に使用されます。

アルミニウム合金インベストメント鋳造 (A356、A380) は、計器ハウジング、航空宇宙用ブラケット、自動車センサー部品などの軽量精密用途に使用され、複雑な形状、厳しい公差、軽量の組み合わせにより、ダイカストよりもインベストメント鋳造プロセスが正当化されます。

産業と用途

ロストワックス鋳造は、優れた表面仕上げと最小限の鋳造後の機械加工で複雑な形状を製造できるため、幅広い産業分野で選ばれるプロセスとなっています。

バルブとポンプ産業用インベストメント鋳造の最大の世界市場を代表しています。バルブ本体、ボンネット、ボールおよびゲートのコンポーネント、ポンプ ケーシング、およびインペラは、日常的にステンレス鋼および炭素鋼のインベストメント鋳造で製造されます。ステンレス鋼の場合はシリカゾルプロセス、炭素鋼ブランクの場合は水ガラスです。

石油、ガス、石油化学用途では、高圧、高温で使用するために、合金鋼、ステンレス鋼、二相ステンレス鋼のインベストメント鋳造が必要です。バルブ トリム コンポーネント、マニホールド ブロック、坑口ハードウェア、および計装継手は、このセグメントの中国の輸出鋳物工場からの一般的な製品です。

自動車および輸送インベストメント鋳造には、ターボチャージャー ハウジング、排気マニホールド、センサーおよびアクチュエーター ブラケット、トランスミッション コンポーネント、精密構造フィッティングが含まれます。複雑な形状と厳しい公差の組み合わせにより、砂型鋳造では必要な精度を達成できないロストワックス鋳造が推奨されるプロセスとなります。

海洋およびオフショア機器には、耐海水性のためにステンレス鋼および二相ステンレスインベストメント鋳造（デッキハードウェア、係留金具、バルブ本体、ポンプコンポーネント、および構造ブラケット）が必要です。中国のシリカゾルインベストメント鋳造工場は、ヨーロッパおよび北米のバイヤーに船舶用金物を供給する豊富な経験を持っています。

農業機械は、同等のコストで砂型鋳造よりも優れた寸法精度を必要とする油圧継手、リンケージコンポーネント、器具取り付けハードウェア、および精密接続に水ガラスとシリカゾルの両方のインベストメント鋳造を使用しています。

食品・飲料・医薬品設備には、鋳放しの粗さが最小限に抑えられた衛生的なステンレス鋼の表面が必要です。これはまさにシリカゾル インベストメント鋳造が提供するものです。 316L のポンプとバルブのコンポーネント、継手、および処理装置の部品は、中国の鋳物工場からの重要な輸出カテゴリーです。

ロストワックス鋳造と他の鋳造プロセス

ロストワックス鋳造は、複雑な形状、良好な表面仕上げ、およびダイカストよりもはるかに低い工具コストで幅広い材料範囲を必要とするバイヤーにとって最適な位置を占めています。非常に大きな部品 (100kg 以上) の場合は、通常、砂型鋳造の方が実用的です。大量のアルミニウムまたは亜鉛部品の場合、高圧ダイカストは大規模な場合に優れた経済性をもたらします。

インベストメント鋳造の品質基準と検査

産業用途のロストワックス鋳造には、製造の複数の段階で文書化された品質検証が必要です。

寸法検査図面に対しては、校正された機器、つまり重要な寸法には CMM、プロファイル特徴には光学コンパレータを使用する必要があります。シリカゾル精密鋳造品の場合、ISO 8062 に基づく CT4 ～ CT6 公差は、全寸法レイアウトを含む初回製品検査 (FAI) レポートで確認する必要があります。

材料認証— 分光計分析による化学組成を確認するバッチ固有の工場試験証明書 (MTC) — はすべての出荷に必須です。 MTC が一般的な「典型的な分析」ではなく、製造バッチの熱数を参照していることを確認します。

機械的特性試験(引張強さ、降伏強さ、伸び) は、製造部品と同じ溶湯から鋳造されたテストバーで実行され、結果は MTC または別の機械的テストレポートに文書化される必要があります。

非破壊検査（NDT）要件はアプリケーションによって異なります。 Fluorescent penetrant inspection (FPI or LPI) detects surface and near-surface defects on stainless steel castings. Radiographic testing (RT) identifies internal porosity and shrinkage. Hydrostatic pressure testing verifies pressure integrity for valves and pump bodies.

ISO9001認証取得は基本的な品質管理要件です。車載電源の場合は、IATF 16949 が必要です。石油およびガスのアプリケーションの場合は、API Q1 または顧客固有の品質計画が追加で適用される場合があります。

第三者による出荷前検査(SGS、ビューロー ベリタス、または同等のもの) は、コンテナの積み込み前に独立した検証を提供します。これは、新しいサプライヤーとの関係や高額の注文に推奨されます。

水ガラスプロセスとシリカゾルプロセスのどちらが適しているかわかりませんか? 描いた絵を Tiegu に送信します— 仕様を確認し、プロジェクトを適切なファウンドリおよびプロセスに適合させます。

ロストワックス鋳物を中国から調達する理由

中国は世界のインベストメント鋳造市場の約 40% を占めており、北米、ヨーロッパ、中東、アジア太平洋地域のバイヤーに対する工業用ロストワックス鋳物の主要な供給者です。確立されたシリカゾルおよび水ガラス鋳造インフラ、統合されたポスト鋳造サービス、および数十年にわたる輸出経験の組み合わせにより、中国はほとんどの産業分野における精密インベストメント鋳造のデフォルトの調達先となっています。

コストメリット：中国のインベストメント鋳造品は、通常、認定された輸出鋳造所での品質を犠牲にすることなく、人件費、エネルギー費、諸経費が削減されるため、同等の仕様の同等の欧米製鋳造品よりもコストが 15 ～ 35% 低くなります。

プロセスと材料の幅広さ：中国の鋳物工場は、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼、二相ステンレス、アルミニウムにわたる水ガラスとシリカゾルの両方のプロセスをカバーしており、バイヤーは複数の鋳造タイプを単一の供給パートナーと統合することができます。

統合サービス：熱処理、CNC機械加工、NDT、表面処理（不動態化、電解研磨、塗装）、圧力試験を中国の同じサプライチェーン内で利用できるため、生の鋳造と完成したコンポーネントの間のベンダーの受け渡しの数が減少します。

輸出実績: 確立された中国のインベストメント鋳造鋳造所は、20 年以上にわたり、海外のバイヤーが必要とする文書システム (MTC、FAI レポート、NDT 証明書) を備えた ASTM、EN、および DIN 準拠の鋳物を西側のバイヤーに供給してきました。

よくある質問

ロストワックス鋳造とインベストメント鋳造の違いは何ですか?ロストワックス鋳造とインベストメント鋳造は同じプロセスを指します。 「ロストワックス鋳造」とは、ワックスのパターンが溶け出して（「失われ」）、金型のキャビティを作成するというメカニズムを説明しています。 「インベストメント鋳造」とは、ワックスパターンを耐火性セラミック材料で「インベストメントする」（周囲を囲む）ことに由来する工業用語を指します。 「精密鋳造」は同じプロセスの 3 番目の用語であり、砂型鋳造に比べて寸法精度の利点が強調されています。産業購買では 3 つの用語はすべて同じ意味で使用されます。

水ガラスとシリカゾルのロストワックス鋳造の違いは何ですか?水ガラス (ケイ酸ナトリウム) とシリカゾル (コロイダルシリカ) は、工業用ロストワックス鋳造に使用される 2 つのシェル構築システムです。水ガラスは、より粗い表面仕上げ (Ra 12.5 ～ 25μm、CT7 ～ CT9) を低コストで実現し、機械加工される炭素鋼部品に適しています。シリカゾルは、鋳放しの表面品質が重要なステンレス鋼および合金鋼の精密部品に必要な、より高いコストで大幅に細かい表面 (Ra 1.6 ～ 6.3μm、CT4 ～ CT6) を生成します。中国の鋳物工場に見積もりを依頼する場合は、必ずどのプロセスが必要かを指定してください。

ロストワックス鋳造にはどのような材料が使用できますか?ロストワックス鋳造は、事実上あらゆる注入可能な金属合金と互換性があります。中国からの工業輸出供給において最も一般的な材料は、炭素鋼 (ASTM A216 WCB/WCC)、オーステナイト系ステンレス鋼 (CF8/304、CF8M/316)、析出硬化ステンレス鋼 (17-4 PH)、二相ステンレス鋼 (CD4MCu、2205)、クロムモリブデン合金鋼 (WC6、WC9)、およびアルミニウム合金です。 (A356)。砂型鋳造やダイカストとは異なり、ロストワックス鋳造では、プロセスの制限によって材料の選択が制限されません。制約となるのは、特定の合金の溶解と品質のインフラストラクチャを備えた鋳造所を見つけることです。

ロストワックス鋳造ではどのような寸法公差を達成できますか?シリカゾル インベストメント鋳造は、ISO 8062 に基づく CT4 ～ CT6 の寸法精度を達成し、鋳造のままの表面仕上げは Ra 1.6 ～ 6.3μm です。水ガラスインベストメント鋳造は、Ra 12.5 ～ 25μm の CT7 ～ CT9 を達成します。参考までに、砂型鋳造では通常 CT10 ～ CT13 が達成されます。これらの公差は鋳造時の状態に適用されます。鋳造後の CNC 機械加工により、機械加工表面で IT6 ～ IT8 の公差が達成され、精密な穴、ねじ、合わせ面をインベストメント鋳造コンポーネントに組み込むことが可能になります。

ロストワックス鋳造工具の価格はいくらですか?ロストワックス鋳造工具 (ワックスパターンの製造に使用される金属型) は、ダイカスト工具よりも大幅に安価です。一般的な産業用コンポーネントの場合、単一キャビティのアルミニウム 金型の価格は、部品の複雑さとサイズに応じて約 500 ～ 3,000 米ドルです。マルチキャビティのダイやコアを含む複雑な形状の場合、コストが高くなります。ダイカストに比べてこの低い金型コストは、ダイカスト金型コストを経済的に償却できない中量生産 (年間 100 ～ 数千部品) におけるインベストメント鋳造の重要な利点の 1 つです。

中国からのロストワックス鋳物の最低注文数量はいくらですか?中国からのインベストメント鋳造には、固定された業界最低発注量はありません。工具の費用は単価とは別に請求されるため、工具の代金を支払えば、小ロットの注文 (50 ～ 200 個) は経済的に実行可能です。実際、ほとんどの中国の輸出鋳物工場は、生産体制を正当化するために、100 ～ 500 個以上の初期注文を好みます。一部の鋳造工場では、金型を用意する前のプロトタイプや開発の注文に対して、極少量の金型金型をバイパスする 3D プリントのワックス パターンの代替品を提供しています。

中国の投資鋳造工場からサンプルを入手するのにどれくらい時間がかかりますか?図面の提出から最初の製品サンプルまでのサンプルリードタイムは、通常、標準的なシリカゾル鋳造品の場合は 3 ～ 6 週間、水ガラス鋳造品の場合は 2 ～ 4 週間です。この時間の大部分は、シェルの構築 (数日間にわたる複数のコーティングと乾燥サイクル) と検査です。公差が厳しい複雑な部品や特殊な材質の場合は、サンプルのリードタイムが長くなる場合があります。サンプル承認後の生産リードタイムは、量と鋳造スケジュールに応じて通常 4 ～ 8 週間です。

ロストワックス鋳物を中国から調達する場合、品質を確認するにはどうすればよいですか?品質検証には次の内容が含まれる必要があります。分光計分析から化学組成を確認するバッチ固有の MTC。強度と伸びに関する機械的試験レポート。 CMM またはゲージ検査からの寸法レポート。 NDT 結果 (FPI、RT、または水圧試験 (該当する場合));現在の有効期限が記載された ISO 9001 または IATF 16949 認証。新しいサプライヤーとの関係については、SGS またはビューロー ベリタスによるサードパーティの出荷前検査により、コンテナに積み込む前に独立した検証が行われます。お客様に代わって品質文書化と検査を調整してくれる経験豊富な鋳造サプライヤーと協力することで、不適合部品を受け取るリスクが軽減されます。

Tiegu は、中国を拠点とする鋳造サプライヤーであり、資格のある中国の鋳物工場の精査されたネットワークを通じて海外のバイヤーにサービスを提供しています。当社は、ステンレス鋼、炭素鋼、合金鋼、アルミニウムのロストワックス鋳物を単一の供給契約に基づいて供給し、注文から出荷までサプライヤーの選定、技術確認、品質検査、輸出納品を管理します。

無料のインベストメント鋳造見積もりの​​ために図面を送信してください

部品の図面、材料グレード、プロセス要件 (水ガラスまたはシリカゾル)、年間生産量を共有します。 Tiegu は適切なプロセスを確認し、お客様のプロジェクトを適格な鋳造所と照合し、工具、単価、リードタイムを含む完全な見積もりを提供します。

お問い合わせを送信 → Tiegu に連絡する