ロストフォーム鋳造技術は、鋳物のほぼ静的な成形方法として、近年急速に発展してきました。海外では、機械化および自動化されたロストフォーム鋳造生産ラインが相次いで完成し、稼働を開始し、大きな経済的および社会的利益を生み出したため、ロストフォーム鋳造技術は大きな活力を示しています。
我が国におけるロストフォーム鋳造技術の応用は、以前はゆっくりとしか進んでいませんでしたが、近年急速に発展しています。特にロストフォーム鋳造設備への投資が少なく、工程が短いため、多くの中小鋳造会社がこの技術を採用するケースが増えています。しかし、一部の会社はいくつかの運用上の問題に注意を払わず、生産プロセス中にいくつかの問題を引き起こし、鋳物の品質に大きな影響を与えています。
1.模型作り
ロストフォーム鋳造プロセスでは、モデル作成が非常に重要なリンクです。EPS原材料の選択、モデル処理技術、寸法精度、モデル密度、注入中の熱分解生成物の量などの要因の制御は、高品質の鋳造を得るための前提条件です。現在、中小企業向けのモデルを作成する方法はいくつかあります。
（１）包装用EPSシートから切り出して接着する。
（２）自社で金型を製作し、加工は外部工場に委託する。
（３）簡単な予備成形装置を自作する。
上記の方法でモデルを作成する場合、モデルの密度の変化に注意を払わないという一般的な現象があります。特に、モデルを外部の工場に委託して処理する場合、水分を制御するのは簡単ではありません。注湯中に溶融鉄がゲートから逆噴射したり、鋳物が保冷剤を含んだり、注湯が不十分になったりすることがよくあります。このため、製造プロセス中にモデルの密度を検査し、モデルの乾燥時間を長くする必要があります。プロセス実験を通じてEPSビーズを選択した後、原材料メーカーを勝手に変更することはできません。試作中にビーズを制御するには、計量ツールを使用する必要があります。粒子密度、手動の経験に基づいてビーズ密度を制御する方法の変更。上記の方法を採用した後、問題は解決しました。
2. 振動の問題
振動成形はロストフォーム鋳造の4つの重要な技術の1つです。振動の機能は、砂箱内で乾燥砂を動的に流動させ、乾燥砂の充填と密度を向上させ、鋳造欠陥を防ぐことです。乾燥砂を振動させて充填する場合、理想的な状況は、振動プロセス中に乾燥砂が整然と流れ、モデルを変形させることなくモデルのすべての部分を均等に充填し、砂箱内の鋳物砂がより高く均一な充填密度を得ることです。
中小企業のロストフォーム鋳造用振動台は、ほとんどが自社製設備です。振動時に最もよく見られる現象は、不適切な振動操作によるもので、パターンの変形、塗装層の割れなどを引き起こし、対応する鋳造欠陥を引き起こします。一部の振動台は、加振力が大きすぎることや、同群のモーターの分極ブロックのバランスが取れていないことなどにより、変形しやすいです。このため、加振力、振幅、振動時間を主に調整する必要があります。鋳物のサイズが大きく構造が簡単な場合は、6つのモーターの3次元振動をデュアルモーターの垂直または水平振動に変更できます。特に振動検出装置プラットフォームの各パラメータをテストし、設計要件に合わせて調整します。
3. 塗料の使用に問題がある
ロストフォーム鋳造プロセスでは、コーティングを使用することで、パターンの剛性と強度を向上させ、EPSパターンを金型から隔離し、砂の付着と金型の崩壊を防ぐことができます。鋳造プロセス中、パターンの高温分解生成物は、コーティングを介して適時にスムーズに排出されます。コーティングは一般に、耐火物、バインダー、懸濁剤などで構成されており、各成分の割合はコーティングの性能に大きな影響を与えます。
しかし、一部の企業はコーティング成分の役割についてあまり明確ではなく、コーティングの処方と調製プロセスを恣意的に変更したり、特定の成分が不足しているという理由で調製して使用し続けたりして、コーティングの性能が大幅に低下しています。一部の企業では、パターンの浸漬と乾燥プロセスに問題があります。時間を短縮するために、最初のコーティングが乾燥する前に次の浸漬コーティングを行うため、モデルの内部が完全に乾燥せず、湿気を含んでいます。夏には乾燥方法のみが使用され、プロセスが不安定になり、注入中に逆噴射または気孔が発生します。コーティングの厚さは、鋳物、注入温度、溶鉄圧力ヘッドによって変化しません。
上記の問題に注意して解決し、作業の細部に取り組むことによってのみ、コーティングによる鋳造欠陥は発生しません。
4. 注入工程に問題がある
ロストフォーム鋳造の注湯中、ガスとパターン蒸発残渣を排出するために、湯口は十分な高さでなければなりません。これにより、溶融金属は十分な圧力水頭を持ち、溶融金属の流れを押して金型を安定してすばやく満たし、鋳物の表面が完全で透明になります。実際には、砂型鋳造にオリジナルの湯口カップを使用する会社もあります。サイズが小さいため、液体の流れが不安定になり、ワークピースが廃棄される傾向があります。注湯プロセスをスムーズに維持し、開始圧力をすばやく確立するのに十分な流れを確保するために、より大きな湯口カップを使用できます。湯口を中空にすることで、ガスの逆噴射を減らし、注湯開始時の圧力を高めます。
ロストフォーム鋳造は、負圧乾式砂振動成形法を採用しています。この方法で成形すると、鋳型の強度が生砂の強度よりはるかに高くなります。負圧を使用すると、鋳型の安定性が向上し、鋳型が蒸発するときに生成される熱分解およびガス化生成物を速やかに除去できます。しかし、生産プロセス中、一部の工場では、注入前の表面負圧の観察のみに注意を払い、注入プロセス中の負圧の変化を無視することが多く、鋳造欠陥が発生します。この問題は、鋳物のサイズと熱分解生成物の量に応じて注入プロセス中の負圧を調整することでうまく解決できます。
最も一般的に使用される鋳造方法は砂型鋳造であり、次に金型鋳造、インベストメント鋳造、石膏型鋳造などの特殊な鋳造方法が続きます。砂型鋳造は、粘土砂型、有機バインダー砂型、樹脂自己硬化砂型、ロストフォーム型などに分けられます。
鋳造方法を選択するための原則:
1. 砂型鋳造が好まれます。主な理由は、他の鋳造方法と比較して、砂型鋳造はコストが低く、製造プロセスが簡単で、製造サイクルが短いことです。湿式鋳造が要件を満たさない場合は、粘土砂表面乾式砂型、乾式砂型、またはその他の砂型の使用を検討してください。粘土緑砂鋳造で製造される鋳物の重量は数キログラムから数十キログラムの範囲ですが、粘土乾式鋳型で製造される鋳物の重量は数十トンになることがあります。
2 鋳造方法は生産バッチに適したものでなければなりません。低圧鋳造、ダイカスト、遠心鋳造などの鋳造方法は、設備や金型が高価なため、大量生産にのみ適しています。
3. モデリング方法は工場の条件に適したものでなければなりません。
例えば、大型工作機械のベッドなどの鋳物の製造では、一般的に中子成形法が採用されており、型や砂箱を作らず、ピット内で中子を組み立てますが、他の工場では砂箱成形法を使用して型を作ります。企業によって生産条件（設備、現場、従業員の質など）、生産習慣、蓄積された経験が異なります。これらの条件に基づいて、どの製品が適しているか、どの製品が適していないか（またはできないか）を検討する必要があります。
4. 鋳造品の精度要件とコストを考慮する必要があります。
金型熱処理における欠陥とその防止
1. 金型表面に柔らかい部分がある
熱処理後の金型表面には柔らかい部分があり、金型の耐摩耗性に影響を与え、金型の耐用年数を短くします。
（１）原因
熱処理前の金型表面には、酸化スケール、錆び、部分的な脱炭が見られます。焼入れ加熱後、冷却および焼入れ媒体の選択が不適切で、焼入れ媒体に不純物が多すぎたり、老化が見られます。
（２）予防措置
金型の熱処理前には、酸化スケールや錆びの斑点を取り除く必要があります。焼入れおよび加熱中は、金型の表面を適切に保護する必要があります。加熱には、真空電気炉、塩浴炉、保護雰囲気炉を可能な限り使用する必要があります。焼入れおよび加熱後の冷却時には、適切な冷却媒体を選択し、長期間使用する冷却媒体は頻繁に濾過するか、定期的に交換する必要があります。
2. 熱処理前の金型の構造不良
鋳型の最終的な球状化組織は粗く不均一で、球状化は不完全であり、組織には網目状、帯状、鎖状の炭化物があり、焼入れ後に鋳型に亀裂が生じやすくなり、鋳型が廃棄される原因となります。
（１）原因
金型鋼材の本来の組織には、炭化物の偏析が激しい。鍛造加熱温度が高すぎる、変形が小さい、鍛造停止温度が高い、鍛造後の冷却速度が遅いなどの鍛造工程の不良により、鍛造組織が粗くなり、ネットワーク状、帯状、鎖状の炭化物が生じ、球状化焼鈍の除去が困難になる。焼鈍温度が高すぎる、または低すぎる、等温焼鈍時間が短いなどの球状化焼鈍工程の不良により、球状化焼鈍組織が不均一になったり、球状化が不良になったりする可能性がある。
（２）予防措置
一般的に、金型の作業条件、生産バッチサイズ、材料自体の強化特性に基づいて、可能な限り高品質の金型鋼材料を選択する必要があります。鍛造プロセスを改善するか、標準化予備熱処理を使用して、原材料内のネットワーク炭化物とチェーン炭化物および炭化物の不均一性を排除します。
炭化物の偏析が激しく、鍛造できない高炭素金型鋼は、固溶体精製熱処理を施すことができます。鍛造金型ブランクの正しい球状化焼鈍工程仕様を策定するには、焼入れ焼戻し熱処理と急速均一球状化焼鈍を使用できます。炉を合理的に設置して、炉内の金型ベース温度の均一性を確保します。
3. 金型に焼入れ割れが発生する
焼入れ後の金型の亀裂は、金型の熱処理工程における最大の欠陥であり、加工された金型が廃棄され、生産と経済に大きな損失をもたらします。
（１）発生原因
金型材料に深刻な炭化物ネットワーク偏析があります。金型に機械加工または冷間塑性変形応力があります。不適切な熱処理操作（加熱または冷却が速すぎる、焼入れ冷却媒体の不適切な選択、冷却温度が低すぎる、冷却時間が長すぎるなど）。
金型は複雑な形状、不均一な厚さ、鋭い角、ねじ穴があり、過度の熱応力と構造応力を引き起こします。焼入れ加熱温度が高すぎるため、過熱または過燃焼が発生します。焼入れ後の焼戻しが適時に行われていないか、焼戻しと保温の時間が不十分です。再加工、焼入れ、加熱中に、部品は中間焼鈍なしで再度加熱および焼入れされます。熱処理、不適切な研削プロセス。熱処理後の放電加工中に、硬化層に高い引張応力とマイクロクラックが発生します。
（２）予防措置
Strictly control the inherent quality of the mold raw materials, improve the forging and spheroidizing annealing process, eliminate network, ribbon, and chain carbides, and improve the uniformity of the spheroidized structure. After mechanical processing or cold plastic deformation, the mold should be stress-relieved annealed (>鋳型を高温（600度）で焼成し、その後加熱して焼き入れします。複雑な形状の鋳型の場合は、ねじ穴を塞いだり、危険な部分や薄肉部分をアスベストで包んだり、段階的焼き入れや等温焼き入れを行う必要があります。
金型の再加工や改修には、焼鈍または高温焼戻しが必要です。焼入れおよび加熱時には予熱を使用し、冷却時には予冷措置を講じ、適切な焼入れ媒体を選択する必要があります。金型の過熱や過度の燃焼を防ぐために、焼入れ加熱温度と時間を厳密に制御する必要があります。
金型は焼入れ後、適時に焼き戻しを行う必要があり、十分な保温時間が必要です。高合金の複雑な金型は、2-3 回焼き戻しを行う必要があります。適切な研削プロセスと適切な研削ホイールを選択します。金型の EDM プロセスを改善し、応力緩和と焼き戻しを実行します。
4. 焼入れ後に鋳型の組織が粗くなる
焼入れ後の金型の粗大な組織は、金型の機械的性質に重大な影響を及ぼし、使用時に金型が破損し、金型の耐用年数に重大な影響を及ぼします。
（１）発生原因
金型鋼材の材質が混同され、実際の鋼材の焼入れ温度が金型材料の必要な焼入れ温度より大幅に低くなっています（GCr15鋼を3Cr2W8V鋼として扱うなど）。鋼材を焼入れする前に正しい球状化処理が行われなかったため、球状化組織が不良になりました。焼入れ加熱温度が高すぎるか、保持時間が長すぎます。炉内での配置が不適切だと、電極や発熱体の近くで過熱が発生する可能性があります。断面積の変化が大きい金型の場合、焼入れ加熱プロセスパラメータを不適切に選択すると、薄肉部や鋭角部で過熱が発生します。
（２）予防措置
鋼材は入庫前に厳重に検査し、鋼材の混同やランダムな配置を防止します。鋳型の焼入れ前に正しい鍛造と球状化焼鈍を行い、良好な球状化組織を確保します。鋳型の焼入れと加熱のプロセス仕様を正しく策定し、焼入れ加熱温度と保持時間を厳密に管理します。温度測定器を定期的に点検および校正し、機器が正常に動作することを保証します。炉内で加熱するときは、電極または発熱体から適切な距離を保ってください。