ロスト・ワックス鋳造

ロストワックス鋳造法の最古の使用は紀元前3000年頃にさかのぼり、当初は青銅器の製造に応用された。春秋時代と戦国時代には、この技術は高度に成熟していた。現代の工業時代では、同じプロセスはインベストメント鋳造としても知られている。.

ロストワックス鋳造は、現在ではインベストメント鋳造として知られ、低加工または無加工の鋳造プロセスです。ロストワックス鋳造は、鋳物産業における卓越した技術的成果であり、広範な用途に利用されている。様々な種類や合金の鋳造に適しており、他の鋳造法に比べて寸法精度や表面品質に優れた鋳物を製造することができます。他の鋳造法では困難な複雑な鋳物、耐熱性の高い鋳物、機械加工が困難な鋳物も、インベストメント鋳造では製造することができます。.
近代的なインベストメント鋳造法は、1940年代に初めて工業生産に応用された。当時の航空用ジェットエンジンの開発では、ブレード、インペラ、ノズルなど、複雑な形状、正確な寸法、滑らかな表面を持つ耐熱合金部品の製造が求められていた。耐熱合金の機械加工は難しく、部品形状も複雑であったため、代替の製造方法は実用的でないか、実現不可能であることが判明した。そのため、新しい精密成形プロセスを開発する必要がありました。古代のロストワックス鋳造技術からヒントを得た現代のインベストメント鋳造は、材料とプロセスの革新を通じて進化し、歴史的な前身よりも大きな進歩を遂げました。このように、航空産業の進歩がインベストメント鋳造の応用を推進し、インベストメント鋳造の絶え間ない改良と改善が航空産業の性能を高めるための好条件を作り出してきたのである。.
インベストメント鋳造プロセスは、簡単に言えば、低融点材料（ワックスやプラスチックなど）から溶融可能な模型（溶融模型または単に模型と呼ばれる）を作成することです。この模型を、特別に調合された耐火粘土（高温に耐える砂の粉）で何層にもコーティングします。乾燥・硬化後、これが一体化した鋳型の殻を形成する。その後、蒸気やお湯を使ってワックスをシェルから溶かし出し、砂型のシェルを残します。最後に、砂型シェルを焼成炉に入れて高温で焼成する。砂型シェルに溶融金属を流し込み、鋳物を製造する。.
インベストメント鋳造品は高い寸法精度を示し、通常CT4-6を達成します（砂型鋳造のCT10-13と比較）。しかし、インベストメント鋳造プロセスは複雑であるため、多くの要因が寸法精度に影響します。これらには、ワックスパターンの収縮、鋳型の変形、加熱/冷却中の鋳型シェルの熱膨張/収縮、合金の収縮率、凝固中の鋳造変形などが含まれます。標準的なインベストメント鋳造品は高い寸法精度を示しますが、一貫性は依然として改善の余地があります（中温から高温のワックス材料を使用した鋳造品は、寸法一貫性が著しく向上します）。.
インベストメント鋳物の表面仕上げは、一般的に従来の鋳物を上回り、通常Ra1.6～3.2μmを達成します。インベストメント鋳造の最大の利点は、その卓越した寸法精度と表面仕上げにあります。重要な部品部分には最小限の機械加工許容量しか必要とされず、ある種の鋳物は、さらに機械加工することなく、研削や研磨の後に直接使用することさえできます。このように、インベストメント鋳造は、金属原材料を大幅に節約しながら、工作機械と加工時間の必要性を大幅に削減します。.
インベストメント鋳造のもう一つの利点は、様々な合金、特に高温合金から複雑な鋳物を製造できることである。例えば、流線型の外形と冷却空洞を持つジェットエンジンのブレードは、従来の機械加工ではほぼ不可能です。インベストメント鋳造は、安定した部品品質のバッチ生産を可能にするだけでなく、残留加工痕による応力集中を排除することもできます。.
インベストメント鋳造で製造される合金の種類には、炭素鋼、合金鋼、耐熱合金、ステンレス鋼、精密合金、永久磁石合金、ベアリング合金、銅合金、アルミニウム合金、チタン合金などがある。.