インベストメント鋳造ではどのような種類の耐火材料が使用されますか?

インベストメント鋳造のサプライヤーとして、私はプロセスで使用される耐火物の種類についてよく質問されます。ロストワックス法としても知られるインベストメント鋳造は、ワックスの型を作成し、それを耐火材料でコーティングして型を形成し、ワックスを溶かしてから、溶融金属を型に流し込んで最終部品を作成する製造方法です。耐火材料の選択は、インベストメント鋳造の品質、精度、コストに直接影響するため、非常に重要です。このブログでは、インベストメント鋳造に使用される一般的な耐火物とその特徴について説明します。

シリカ系耐火物

シリカは、インベストメント鋳造で最も広く使用されている耐火材料の 1 つです。クォーツ、クリストバライト、トリディマイトなど、さまざまな形で入手できます。シリカは融点が比較的高く、耐熱衝撃性に優れ、コスト効率が優れています。

石英

石英はシリカの一般的な形態です。融点は約1713℃です。インベストメント鋳造では、セラミック シェルの初期層に石英がよく使用されます。その粒子が細かいため、金型の表面が滑らかになります。これは高精度の鋳造を実現するために重要です。滑らかな表面は、最終鋳造部品の表面粗さを低減するのに役立ちます。たとえば、宝飾品や歯科部品などの小さくて詳細な部品を鋳造する場合、石英によって提供される滑らかな金型表面により、ワックス パターンの微細なディテールが金属部品に正確に転写されます。高精度インベストメント鋳造について詳しくは、次のサイトをご覧ください。金属鋳造精密ステンレス鋼インベストメント鋳造。

クリストバライトとトリディマイト

クリストバライトとトリディマイトは、セラミック シェルの裏打ち層に使用されるシリカの別の形態です。石英とは異なる結晶構造を持っており、それが独特の熱特性を与えます。クリストバライトは石英よりも熱膨張係数が低いため、鋳造プロセスの加熱および冷却サイクル中の亀裂の低減に役立ちます。トリディマイトは優れた熱安定性も備えています。これらの材料は、熱応力管理が重要な大型鋳物によく使用されます。

アルミナ基耐火物

アルミナ (Al₂O₃) もインベストメント鋳造における重要な耐火材料です。融点が非常に高く (約 2054°C)、優れた耐薬品性と、高温での優れた機械的強度を備えています。

電融アルミナ

電融アルミナは、高純度のアルミナを電気炉で溶かして作られます。緻密な組織と高い硬度を持っています。インベストメント鋳造では、高温耐性と耐摩耗性が要求される用途に溶融アルミナが使用されます。たとえば、タービンブレードなどの航空宇宙産業用部品を鋳造する場合、高温環境では極端な条件に耐えられる耐火材料が必要です。溶融アルミナは、鋳造プロセス中の金型の完全性を確保するために必要な熱的および機械的特性を提供します。

焼成アルミナ

焼成アルミナは、水酸化アルミニウムを高温に加熱することによって生成されます。電融アルミナと比較して、より多孔質な構造を持っています。焼成アルミナは、セラミックシェルの特性を調整するために他の耐火材料と組み合わせて使用​​されることがよくあります。シェルの透過性を向上させることができます。これは、溶融金属の注入中にガスを逃がすために重要です。これは、最終鋳造部品におけるガス気孔の形成を軽減するのに役立ちます。アルミナベースの耐火材料を含むカスタマイズされた鋳造ソリューションに興味がある場合は、以下をチェックしてください。カスタマイズされた精密ステンレス鋼鋳造 OEM インベストメント鋳造サプライヤー 鋼鉄精密鋳造。

ジルコン系耐火物

ジルコン (ZrSiO₄) は、融点が高く (約 2550°C)、熱膨張が低く、化学的安定性に優れているため、一般的な耐火材料です。

ジルコン粉

ジルコンフラワーは、ジルコンの粒子が細かいものです。インベストメント鋳造におけるセラミックシェルのフェースコートに一般的に使用されます。ジルコン粉の細かい粒子により、金型上に非常に滑らかで緻密な表面が形成されます。これは、医療用インプラントや光学部品など、高い表面仕上げが要求される鋳造部品に特に有益です。ジルコンベースのフェイスコートの滑らかな表面は、最終鋳造部品の鏡面仕上げを実現するのに役立ちます。

ジルコンサンド

セラミックシェルの裏打ち層にはジルコンサンドが使用されています。シェルに優れた断熱性と機械的サポートを提供します。ジルコンサンドは熱膨張が低いため、加熱および冷却プロセス中に金型の寸法精度を維持するのに役立ちます。大型で複雑な形状の部品を鋳造する場合、ジルコン砂を使用すると、金型の形状が確実に保持され、歪みがなくなり、高品質の鋳造部品が得られます。

その他の耐火物

酸化マグネシウム (MgO)

酸化マグネシウムは融点が高く（約 2852℃）、熱安定性に優れています。極度の高温耐性が必要な特定の用途に使用されます。たとえば、特定の高合金鋼または超合金の鋳造では、酸化マグネシウムを型内の耐火材料として使用できます。ただし、他の材料に比べて高価であるため、その使用は特殊な用途に限定されます。マグネシウム合金部品の鋳造に携わっている場合は、次のことに興味があるかもしれません。OEM マグネシウム合金自動車部品ダイカストインベストメント鋳造。

ケイ酸カルシウム

ケイ酸カルシウムは、優れた断熱特性を備えた軽量の耐火材料です。鋳造プロセス中の熱損失を低減するために、セラミック シェルの裏当て層によく使用されます。これは、インベストメント鋳造作業のエネルギー効率の向上に役立ちます。

適切な耐火物の選択

耐火材料の選択は、いくつかの要因によって決まります。鋳造される金属の種類は重要な考慮事項です。たとえば、鋼などの鉄金属を鋳造するには、金属と鋳型の間の反応を防ぐために、高温耐性と優れた化学的安定性を備えた耐火材料が必要です。アルミニウムや銅などの非鉄金属には異なる要件がある場合があり、よりコスト効率の高い耐火材料が適している場合があります。

部品のサイズと複雑さも影響します。小さくて細かい部品には、ワックス パターンを正確に複製するために滑らかな金型表面を作成できる耐火材料が必要です。一方、大型部品には、熱応力に耐え、金型に十分な機械的サポートを提供できる耐火材料が必要です。

コストも重要な要素です。アルミナやジルコンなどの一部の耐火材料は、シリカベースの材料よりも高価です。したがって、重要度の低い部品を大量生産する場合には、よりコスト効率の高いオプションが好まれる可能性があります。

調達に関するお問い合わせ先

インベストメント鋳造サービスの市場に興味があり、特定のプロジェクトに最適な耐火材料について話し合いたい場合は、ぜひチャットしてください。高精度の鋳造品、カスタマイズされたソリューション、特殊産業向けの部品が必要な場合でも、私はお客様が求める専門知識と品質を提供できます。調達プロセスを開始するために連絡し、あなたのアイデアを実現するために一緒に働きましょう。

参考文献

• 『インベストメント・キャスティング・ハンドブック』インベストメント・キャスティング・インスティチュート著
• エルゼビア社「耐火物ハンドブック」