インベストメント鋳造の寸法安定性に影響を与えるさまざまな要因

公開時間： 07 / 15 2021 著者：サイト編集者訪問：13154

インベストメント鋳造の寸法精度を継続的に改善し、特大による廃棄物を削減することは、国内外のインベストメント鋳造労働者が追求する主要な目標のXNUMXつです。

1.インベストメント鋳造の寸法安定性

1.ワックスモデルの寸法安定性とその影響因子

ほとんどの場合、鋳造物のサイズが変動すると、ワックスモールドのサイズが大きく変動しますが、いくつかの例外があります。全体として、ワックスモールドのサイズ変動は、鋳造品のサイズ変動の10％から70％を占めます。

成形プロセスパラメータは、ワックスモールドの寸法安定性に決定的な影響を及ぼします。主な要因は次のとおりです。

（1）ワックスプレス温度

ワックスプレス温度の影響により、成形材料が異なれば性能も異なります。ワックスベースの成形材料を使用する場合、ワックスプレス温度はワックスモールドの寸法安定性の影響に非常に敏感ですが、樹脂ベースの成形材料は影響が少なくなります。

（2）射出圧力

圧力が小さい場合、圧力が高くなるとワックスモールドの収縮率が大幅に低下します。ただし、ある程度圧力を上げた後（1.6MPa以上）は、ワックスモールドのサイズにほとんど影響を与えません。海外の試験結果で「圧力はワックス型の大きさとは関係ない」と言われることも多いのも不思議ではありませんが、国内企業の印象は全く同じではありません。

（3）流量

金型材料の流量は次のXNUMXつの方法で変更できますが、ワックス金型のサイズへの影響は同じではありません。

・ワックスプレスの流速設定を変更することにより、この方法はワックスモールドの収縮にほとんど影響を与えません。ただし、複雑な形状の薄肉部品やコア付きのワックスモールドの充填と表面品質に重要な影響を及ぼします。

・この方法は、ワックス注入ポートの断面積を大きくすると、ワックスのプレス温度が下がるだけでなく、凝固が長くなるため、ワックス注入ポートの断面積を変更することで大きな影響を与えます。ワックス射出ポートでの金型材料の時間により、ワックス金型の圧縮が増加します。収縮の程度と表面の収縮が減少します。

（4）射出時間

ここでのいわゆる射出時間には、充填、圧縮、および維持のXNUMXつの期間が含まれます。充填時間とは、成形材料が成形キャビティを充填する時間を指します。圧縮とは、成形品を充填してからワックス噴射ノズルを閉じるまでの時間を指します。保持とは、ワックス注入ノズルが閉じてから金型が排出されるまでの時間を指します。

射出時間は、ワックスモールドの収縮率に大きな影響を与えます。これは、射出時間を長くすることでより多くの金型材料がキャビティに押し込まれ、ワックス金型がより圧縮されて収縮率が低下するためです。ワックスモデルの重量は、圧縮時間が長くなると増加します。圧縮時間は適切である必要があります。締固め時間が長すぎると、ワックス射出口の金型材料が完全に固化し、締固めができなくなります。また、図4から、射出時間が短い場合（15〜25秒）、ワックスのプレス温度が上昇し、収縮率が増加することがわかります。ただし、射出時間を25〜35秒に延長すると（充填時間が一定であるという前提で、実際には圧縮時間を延長することになります）ワックスプレス温度の影響は小さくなります。射出時間が35秒を超えると、逆の状況が発生します。つまり、ワックスプレス温度が上昇すると、代わりにワックス金型の収縮率が低下します。この現象は、金型材料の温度を上げて圧縮時間を長くすると、ワックス金型の圧縮度を上げるのと同じ効果があると説明できます。

（5）成形温度およびワックスプレス装置

成形温度が高く、ワックス金型の冷却が遅く、収縮率が高くなります。これは、ワックス金型が射出前に圧縮成形されたままであり、収縮が制限されているためですが、金型が射出された後は自由に収縮します。したがって、離型時にワックス金型温度が高いと最終収縮率が大きくなり、逆に収縮率が小さくなります。

同様に、ワックスプレスの冷却システムは、ワックス型のサイズに約0.3％の影響を与える可能性があります。

最後に、ワックスベースのモールド材料を使用する場合、ワックスペーストは固体、液体、気体のXNUMX相共存システムであることを強調する価値があります。 XNUMXつの相の体積比は、ワックスモールドのサイズに大きな影響を与えます。これらXNUMXつの比例関係は、実際の生産では制御できません。これは、ワックスベースの成形材料を使用したワックス金型の寸法安定性が低いことの重要な理由でもあります。

2.鋳物の寸法安定性に及ぼすシェル材料とシェル製造プロセスの影響

鋳物のサイズに対する金型シェルの影響は、主に、焼成中の金型シェルの熱膨張と熱変形（高温クリープ）、および金型シェルの冷却収縮に対する制限（閉塞）によって引き起こされます。鋳造。

（1）シェルの熱膨張

主にシェルの材質に依存します。耐火材料が異なれば、膨張率も異なります。一般的に使用される耐火物の中で、溶融シリカが最も膨張率が低く、次にケイ酸アルミニウムが続き、シリカが最も大きく、不均一です。テストの結果、ケイ酸アルミニウムシェルは室温から1000℃まで加熱できることがわかりました。シェルは約0.25％の膨張を生じる可能性があり、これは鋳造サイズの全体的な収縮のわずかな割合を占めています。したがって、このような耐火材料を使用すると、溶融シリカなどのシェルの寸法安定性が向上することは間違いありません。ただし、シリカを使用すると、シェルのサイズが大きく変動します。

（2）熱変形（高温クリープ）

たとえば、水ガラスをバインダーとして使用するシェルは、1000°Cを超える高温でのクリープ度が、シリカゾルやケイ酸エチルシェルよりも大幅に大きくなります。溶融コランダム自体は耐火性は高いものの、酸化ナトリウムなどの不純物が存在するため、シェルの焼成温度が1000℃を超えるとクリープが発生し、寸法安定性が低下する場合があります。

（3）鋳物の収縮に対する金型シェルの拘束—金型シェルの後退と崩壊性これも主に金型シェルの材料に依存します。

要約すると、耐火材料は鋳造物のサイズ変動に対するシェルの影響に大きな役割を果たしますが、バインダーの役割は無視できません。対照的に、シェル製造プロセスの影響は小さいです。

3.鋳物の不均一な冷却によって引き起こされる応力が寸法安定性に及ぼす影響

鋳物の各部分（ゲートシステムを含む）の冷却速度が異なり、熱応力が発生して鋳物が変形し、寸法安定性に影響を与えます。これは実際の生産でよく見られます。鋳物の冷却速度を下げ、ランナーの組み合わせを改善することは、効果的な予防策です。

2.精度向上の秘訣-金型収縮率が正しく割り当てられている

上記の「寸法安定性」は、「寸法精度」や「精度（精度）」とは異なります。寸法安定性（つまり精度）は、寸法の変動または分散の程度を反映する寸法の一貫性と同義であり、通常、標準偏差σによって測定されます。寸法が不安定になる主な原因は、ランダムエラーであるプロセス制御の緩みです。精度とは、多くの測定値の算術平均が鋳造物の特定のサイズの公称サイズ、つまり平均偏差のサイズからどの程度逸脱しているかを指します。インベストメント鋳造の場合、寸法精度が低い主な理由は、プロファイリング設計中の収縮率の不適切な割り当てです。これは、通常、金型を繰り返し修理することによって調整される系統的なエラーです。寸法精度（精度）は、上記XNUMXつの組み合わせです。したがって、鋳物の寸法精度を向上させ、製品サイズの公差の問題を解決するには、寸法変動を減らすためにプロセスを厳密に制御するだけでなく、プロファイルを設計するときに鋳物の各寸法の収縮率を正しく割り当てる必要があります。。

精密鋳造の最終的な総収縮は、ワックスモールド、合金収縮、および少量のシェル膨張の組み合わせであることはよく知られています。シェルは約0.25％膨潤し、その効果は限定的です。合金の線収縮率はワックスモールドの線収縮率よりも大きいことがよくありますが、ワックスプレスプロセスによって引き起こされる寸法変動はより大きな影響を及ぼします。金型修理のコストを削減し、鋳造サイズの変動を減らすためには、ワックス金型の収縮率を制御することが非常に重要です。

1.ワックスモールドの収縮

ワックスモールドの収縮は、ワックスモールドのサイズが完全に安定した後に測定する必要があります。これは、型を抜いた後、ワックス型の収縮が完全に止まらないためです。ワックス型のサイズは、型が排出されてからわずか数日で安定する場合があります。ただし、金型材料の収縮のほとんどは、金型が取り出されてから基本的にXNUMX〜数時間以内に完了します。ワックスモールドの収縮率には、主に次の影響要因があります。

（1）金型材料の種類。

（2）ワックスモデルの断面サイズ。

ワックスモールドの断面サイズが収縮率に大きな影響を与えることを強調する価値があります。たとえば、さまざまな厚さのワックス金型をプレスするときの、一般的な未充填の金型材料の収縮率。ワックスモールドのセクションの厚さは、通常13mmを超えてはなりません。厚さが13mmを超える場合は、コールドワックスブロックまたは金属コアを使用して壁の厚さを薄くすることができます。これは、非フィラーモールド材料で特に重要な収縮を低減する目的を達成します。

注：1。水溶性金型材料の収縮率は約0.25％です。

2.可溶性コア、セラミックコア、または石英ガラス管を使用する場合、コアと接触しているワックスモールドの線形収縮はありません。

（3）コアタイプ

ワックスモールドのキャビティサイズは、間違いなくコアの形状と一致しています。したがって、コアの使用は、ワックスモールドのキャビティの寸法精度を向上させる方法になりました。

2.合金の収縮

合金の収縮は主に次の要因に依存します。

・鋳造合金の種類と化学組成。

・鋳造ジオメトリ（拘束状態とセクションサイズを含む）。

・注入温度、シェル温度、鋳造冷却速度などの鋳造パラメータ。

・セラミックコア、石英ガラス管などの使用。

注湯温度、シェル温度、鋳造冷却速度、およびその他のプロセスパラメータは、通常、製造プロセス中に標準のプロセスカードによって厳密に制御されるため、これによって引き起こされるサイズの変動は、異なる製造バッチ間で大きくありません。注湯温度が工程仕様で要求される範囲を超えても、鋳造サイズの変動は通常大きくありません。ワックスモールドと同様に、鋳造物の断面サイズとモールドシェルの制約が合金の収縮に影響を与える主な要因です。経験によれば、完全に拘束されたサイズの収縮率は、自由収縮率の85％から89％です。半拘束サイズは94％から95％です。

3.測定用のサンプルの最初のバッチの最小数

上記の収縮率は、実際の収縮率ではなく、過去の経験に基づく経験的データです。これらのデータに基づいて金型を設計および製造し、修理は避けられません。修理の精度と成功率を向上させ、修理回数を減らすための重要なリンクは、十分な数の試鋳造サンプルのサイズを注意深くチェックすることです。私たちが生産する鋳物のサイズは完全に同じではないため、測定されたサンプルの数が十分に多い場合にのみ、得られる平均値は真の算術平均に近くなります。このことから、測定サンプルの最小数が、製品サイズの一貫性を制御するための製造プロセスのプロセス能力（プロセス能力）に直接関係していることを理解することは難しくありません。鋳物のサイズが完全に同じである場合、テストする必要があるのはXNUMXつのサンプルだけです。逆に、鋳造サイズが大きく変動する場合は、

より正確な収縮データを得るには、多くのサンプルを測定する必要があります。前述のように、サイズを制御する製造プロセスの能力は、このプロセスによって製造された鋳造サイズの6σで表すことができます。ほとんどの投資ファウンドリの現在の技術レベルから、Hpはほとんど0.5を超えているため、測定サンプルの最初のバッチには通常、少なくとも11個のサンプルが必要です。

三つ。測定システム分析

製品サイズの問題を分析して解決する際には、使用する測定システムの精度と信頼性に注意を払う必要があります。測定器や機器自体の頻繁な校正に加えて、測定誤差を最小限に抑えることも重要です。測定システム（オペレーター、操作方法を含む）に大きな誤差があると、不合格品が適格製品と判断されるだけでなく、多くの適格製品が不合格品と誤判定される可能性があり、どちらも重大な事故や不必要な経済的原因となる可能性があります。損失。測定システムが特定の測定タスクに適しているかどうかを判断する最も簡単な方法は、再現性と再現性の認定テストを実行することです。いわゆる再現性とは、同じ検査官が同じ機器（または機器）と方法を使用して同じ部品を検査し、結果の一貫性を取得することを意味します。再現性とは、同じ部品をチェックするために異なる機器を使用する異なるオペレーターによって得られた結果の一貫性を指します。 American Automotive Industry Action Group（Automotive Industry Action Group）は、測定された鋳造サイズの変動の標準偏差における再現性と再現性のR＆Rの統合された標準偏差の割合は、測定システムが要件[30]。一部の大型で複雑な形状の鋳物の測定では、すべての測定システムがこの要件を満たすことができるわけではありません。金型を測定するときの許容測定誤差は小さく、通常は5/1にする必要があります。
四。金型構造と加工レベル

金型の構造と加工品質がワックス金型のサイズと形状に重要な影響を与えることはよく知られています。たとえば、位置決めとクランプのメカニズムが正確で信頼できるかどうか、可動部品（可動ブロック、ボルトなど）のマッチングクリアランスが適切かどうか、鋳造の寸法精度を確保するために描画方法が有益かどうかなどです。言うまでもなく、かなりの数の国内インベストメント鋳造工場にとって、金型の設計と製造のレベルを早急に改善する必要があります。

ファイブ。結論は

上記の分析から、インベストメント鋳造の寸法精度の向上は、インベストメント鋳造の製造プロセスのすべての側面を含む体系的なプロジェクトであることがわかります。主なポイントは次のようにまとめることができます。

1）成形プロセスのパラメータ、特に鋳物のサイズに大きな影響を与えるパラメータを厳密に制御します。

2）適切なシェル材料を選択します。

3）収縮の割り当ての精度を向上させるために、統計的原理に準拠した正しい方法で収縮に関連するデータを収集、カウント、および分析します。

4）測定システム（機器、検査要員、技術を含む）を頻繁に監視して、再現性と再現性のエラーが指定された要件を満たしていることを確認します。

5）金型の設計と製造のレベルを継続的に改善します。

6）鋳造補正や安定化熱処理などの対策は、依然として多くの場合に不可欠です。

転載のためにこの記事の出典と住所を保管してください: インベストメント鋳造の寸法安定性に影響を与えるさまざまな要因

ミンゲダイカスト会社高品質で高性能な鋳造部品の製造と提供に専念しています（金属ダイカスト部品の範囲は主に含まれています薄肉ダイカスト,ホットチャンバーダイカスト,コールドチャンバーダイカスト）、ラウンドサービス（ダイカストサービス、CNCの機械化,金型製作、表面処理）。カスタムのアルミニウムダイカスト、マグネシウムまたはザマック/亜鉛ダイカスト、およびその他の鋳造要件については、お問い合わせください。

ISO9001とTS16949の管理下で、すべてのプロセスは、ブラスターからウルトラソニック洗濯機に至るまで、何百もの高度なダイキャスティングマシン、5軸マシン、およびその他の設備を介して実行されます。経験豊富なエンジニア、オペレーター、検査官のチームがお客様の設計を実現します。

ダイカストの委託製造業者。機能には、0.15ポンドからのコールドチャンバーアルミニウムダイカスト部品が含まれます。 6ポンドまで、クイックチェンジセットアップ、および機械加工。付加価値サービスには、研磨、振動、バリ取り、ショットブラスト、塗装、メッキ、コーティング、組み立て、および工具が含まれます。使用する材料には、360、380、383、413などの合金が含まれます。

亜鉛ダイカスト設計支援/コンカレントエンジニアリングサービス。精密亜鉛ダイカストのカスタムメーカー。ミニチュア鋳造、高圧ダイカスト、マルチスライドモールド鋳造、従来のモールド鋳造、ユニットダイおよび独立ダイカスト、およびキャビティシール鋳造を製造することができます。鋳物は、最大24インチインチ+/- 0.0005インチの公差で長さと幅で製造できます。