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ロストフォーム鋳造( LFC ) は、ワックスの代わりにフォームをパターンとして使用する点を除いて、インベストメント鋳造に似た蒸発パターン鋳造プロセスの一種です。このプロセスでは、ポリマーフォームの低沸点を利用して、ワックスを鋳型から溶かす必要がなくなり、インベストメント鋳造プロセスを簡素化します。
プロセス
まず、ポリスチレンフォームからパターンを作ります。これはさまざまな方法で行うことができます。少量生産の場合、パターンはフォームの固体ブロックから手作業でカットするか、機械加工することができます。形状が単純な場合は、熱線フォームカッターを使用してカットすることもできます。生産量が多い場合は、射出成形に似たプロセスでパターンを大量生産できます。事前に膨張したポリスチレンビーズを、予熱したアルミニウム金型に低圧で注入します。次に、ポリスチレンに蒸気を当てて、ダイを埋めるためにさらに膨張させます。最終的なパターンは、約97.5％の空気と2.5％のポリスチレンです。事前に作成された注ぎ口、ランナー、ライザーをパターンに熱接着して仕上げることができます。 [1]
高いディテールが必要ない場合は、フォームパターンをインベストメントでコーティングする必要はありません。フォームパターンをボックスに入れて、砂を詰めて振動させるだけで十分です。ただし、ディテールが必要な場合は、ディッピング、ブラッシング、スプレー、またはフローコーティングにより、フォームクラスターをセラミックインベストメント（耐火コーティングとも呼ばれます）でコーティングします。コーティングが乾燥した後、クラスターをフラスコに入れ、振動テーブルを使用して圧縮された非結合砂でバックアップします。耐火コーティングは、フォームモデルのすべてのディテールをキャプチャし、滑らかなフォーム表面と粗い砂の表面の間にバリアを作成します。次に、耐火コーティングは透過性を制御し、気化したフォームパターンによって生成されたガスがコーティングを通過して砂に逃げることを可能にします。透過性を制御することは、砂の浸食を回避するための重要なステップです。最後に、バリアを形成して、溶融金属が浸透したり、注入中に砂の浸食を引き起こしたりしないようにします。[1] [2]砂が圧縮されると、鋳型を注ぐ準備が整います。鋳込み工程は従来の鋳造方法よりも非常に重要であるため、LFC では自動鋳込みが一般的に使用されています。[要出典]
ロストワックスの場合のように、焼き出し段階はありません。溶融物はフォームが充填された金型に直接注がれ、注入時にフォームが燃え尽きます。フォームは密度が低いため、これによって生成される廃ガスは比較的少なく、通常のガス放出制御と同様に、金型の透過性を通じて逃げることができます。
詳細
一般的に鋳造される金属には、鋳鉄、アルミニウム合金、鋼、ニッケル合金などがあるが、ステンレス鋼や銅合金もそれほど頻繁ではない。大きさは0.5 kg（1.1ポンド）から数トン（トン）までである。最小壁厚は2.5 mm（0.098インチ）[要出典]で、上限はない。一般的な表面仕上げは2.5～25 μm（100～1000 μin）RMSである。[3]一般的な線形公差は±0.005 mm/mm（0.005インチ/インチ）である。[4]
利点と欠点
この鋳造法は、通常コアが必要となる非常に複雑な鋳造に有利である。また、寸法精度が高く、表面仕上げが優れ、抜き勾配が不要で、パーティングラインがないためバリも発生しない。ロストフォーム鋳造の非結合砂は、生砂や樹脂結合砂システムよりもメンテナンスがはるかに簡単である。ロストフォームは、工程数が少ないため、一般にインベストメント鋳造よりも経済的である。プロセスの性質上、ライザーは通常必要ではない。溶融金属がフォームを蒸発させるため、鋳型に最初に入れた金属は他の金属よりも急速に冷却され、自然な方向性凝固が生じる。[3] [5]フォームは、その独自の特性により、操作、彫刻、接着が容易である。LFC の柔軟性により、多くの場合、部品を 1 つの一体型コンポーネントに統合することができる。他の成形プロセスでは、1 つ以上の部品を製造して組み立てる必要がある。[6]
2つの主な欠点は、少量生産の場合、パターンのコストが高くなる可能性があることと、強度が低いためパターンが簡単に破損したり歪んだりすることです。[3]パターンを作成するために金型を使用する場合、初期コストが高くなります。[5]
歴史
ロストフォーム鋳造は、1950年代初頭にカナダの彫刻家アルマン・ヴァイヤンクールによって発明されました。ロストフォーム鋳造の利点は、1980年代半ばにゼネラルモーターズが新しい自動車ラインであるサターンのエンジンブロック、シリンダーヘッド、クランクシャフト、デファレンシャルキャリア、トランスミッションケースの生産にロストフォーム鋳造を採用すると発表したときに公に認識されました。[7]
参照
- フルモールド鋳造 - 蒸発パターン鋳造プロセス
参考文献
- ^ ab Degarmo、Black & Kohser 2003、pp.320-321を参照。
- ^ ASM (2002)、「ロストフォーム鋳造」、ASMハンドブック第15巻、鋳造。
- ^ abc Degarmo、Black＆Kohser 2003、pp.321-322。
- ^ ロストフォーム鋳造に関するトップ 10 の質問、 2009 年 3 月 29 日取得。
- ^ ab Kalpakjian & Schmid 2006、297–299 ページ。
- ^ デガーモ、ブラック＆コーザー2003、319ページ。
- ^ Spada, Alfred T. (2001 年 12 月)、「GM が最新のロストフォーム鋳造の成功を発表: ロストフォーム鋳造の基準を設定する、GM の最新のベンチャーである Saginaw Metal Casting Operations は、同社の受賞歴のある SUV 用のシリンダー ヘッドとブロックを記録的な速さで生産しています」、Modern Casting : 1。