FLOW-3D Cast 解析事例 – ロストワックス鋳造


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ロストワックス鋳造

弊社ユーザサイトのチュートリアル(Version10.1)にてシミュレーションの設定を詳細に説明した資料を掲載しております。併せてご活用ください。

概要

はじめに

ロストワックス鋳造(LOST WAX CASTING)は、インベストメント鋳造(INVESTMENT CASTING)とも呼ばれる精密鋳造法の一つで、数千年にも及ぶ長い歴史を持っています。また今日でもロストワックス鋳造は、現代産業に欠かせない重要な製造プロセスとなっています。ロストワックス(LOST WAX) 法は従来の鋳造に比べ、格段に高い寸法精度と美しい鋳肌が得られます。また、隣接部分を一体化したような複雑形状の量産も可能です。さらに、チタンをはじめとする高レベル鋼材への対応も可能で、アルミ・亜鉛などの低融点の鋼材を主材料とするダイ・キャストよりはるかに多くの鋼材を選択することができます。

ロストワックス鋳造による製品部への充填完了時における温度分布を示します。

ロストワックス鋳造による製品部への充填完了時における温度分布を示します。

ロストワックス鋳造による製品部への充填完了時における温度分布を示します。  (提供:Soft-Tech International社)

ロストワックス鋳造による製品部への充填完了時における温度分布を示します。
(提供:Soft-Tech International社)

 

利点

ロストワックス鋳造には非常に多くの利点があり、おもに、

  • 初期設備コスト
  • 合金選択性
  • 材料の繰返し利用
  • 設計自由度
  • 設計拡張性
  • 品質の一貫性・再現性
  • 許容誤差
  • 表面仕上げ精度

などがあげられます。

適用分野

ロストワックス鋳造はその利点から、複雑形状を持つ多種多様な製品の製造に利用されています。適用分野としては、

  • 航空宇宙
  • 軍装備品
  • 医療機器
  • 消費者製品

などがあげられます。

プロセス

ロストワックス鋳造は、一般的に以下の工程に従って行われます。

ワックスパターンの製造

金型設計

CAD/CAMシステムを用いて、ワックスパターン用の金型を設計・製作します。

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ワックス注入

製作した金型に溶融したワックスを注入することで、ワックスパターンを製造します。

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鋳型の製造

パターン組立て

複数のワックスパターンをワックス製の湯口・湯道に取り付けることで、ワックスツリーを製作します。

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鋳型形成

製作したワックスパターンを液状のセラミックに浸し、その後、粉状のセラミックで被膜、さらに乾燥させます。
この工程は、鋳型が所望の厚みとなるまで繰り返し行われます。

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デワックス(脱蝋)

形成した鋳型を高圧炉内で加熱することで、鋳型内部のワックスを溶解させ、湯口より流出させます。

鋳造・仕上げ

鋳型焼成

鋳型を摂氏900度から1100度程度で焼成し、残留したワックス等を完全に除去します。またこの工程は、注湯前の余熱も兼ねています。

注湯

重力鋳造法により、鋳型に溶融金属を流し込みます。

ロストワックス鋳造による製品部への充填完了時における温度分布を示します。

ロストワックス鋳造による製品部への充填完了時における温度分布を示します。

ロストワックス鋳造による製品部への充填完了時における流速分布を示します。

ロストワックス鋳造による製品部への充填完了時における流速分布を示します。

 

型ばらし

金属が十分に冷却・凝固したのちに、鋳型を振動または水圧等によって破壊・除去します。その後、個々の鋳物を湯道から切り出します。

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仕上げ

最後に仕上げ加工を行い、鋳造製品が完成します。

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資料提供:三重大学 金澤 賢一様・Flow Science社

 

参考文献

[1] Anderson Global: https://www.andersonglobal.com/tooling/investment-casting/

[2] Post Precision Casting: https://www.postprecision.com/why.html

[3] Protocast JLC: https://californiainvestmentcasting.com/advantages-of-investment-casting/

[4] Castem: https://www.castem.co.jp/lostwax/tech.html

[5] The Bimac Corporation: https://www.bimac.com/key_steps_in_the_casting_process.php

[6] Dal-Air Investment Casting: https://www.dalaircasting.com/investment-castings/the-process/

[7] Investacast: https://www.investacast.com/investment_casting_process.aspx

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