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埋没作業

ゴム円錐台の上に組み立てたワックスツリーの上から、ゴム円錐台のサイズ(ゴム円錐台内輪直径)と同じ直径のフラスコと呼ばれるパイプ状の器具を被せるように装着します。このフラスコは、ステンレス製(商品名:ステンリング)が一般的ですが、プラチナなどの高融点の金属の鋳造用には、耐熱性を向上させたタイプ(商品名:アルマリング)の使用を推奨しています。ワックスツリーが装着されたフラスコに水等で練ったロストワックス鋳造専用の埋没材(この泥状の埋没材を埋没材スラリーといいます)を注ぎ入れ、硬化させたものを鋳型とします。
ここでは、金・銀合金用の鋳造を紹介していますので、使用する埋没材もそれ用の仕様の埋没材を使用るす例をとって説明しています。ブロックモールド法のロストワックス鋳造では、主に2つの種類を使い分けています。1つは、ここでも掲載している石膏系結合型埋没材で、主に金・銀・銅合金のロストワックス鋳造に使用されます。もう1つは、シリカ系無結合型埋没材と言われる埋没材で、水だけを加えても硬化しないので、バインダーを入れて、脱水方式と呼ばれる方法により硬化させるタイプです。これは、主にプラチナ・パラジウム系ホワイトゴールド・ステンレス等の融点の高い金属の鋳造に使用されます。高融点金属の鋳造の場合、鋳型をそれに合わせて高温にしなければなりませんが、石膏系の埋没材の場合、800℃以上の温度域より埋没材自体が熱分解を始め、亜硫酸ガスなどのいわゆる石膏ガスを発します。このガスが鋳造時のガス鋳巣になり、鋳巣だらけの鋳造物になってしまうため、高融点金属の鋳造には石膏系埋没材が使用できないため使い分けが必要になります。
ここでは、前述のように金・銀合金での例で工程を紹介していますので、石膏系埋没材を使用して、機械練りではなく『手練り』で行う場合で手順を説明します。手練りの場合には混水量が少ないとムラのない混練が難しいので、機械練り(混水比38%前後)と比べ水の量を若干多目(混水比40%程度)にしますが、混水量が少ない方が鋳造肌が滑らかになります。石膏系埋没材の作業時間は、水温が20℃の状態で約10分とされています。埋没の際には、この10分間で、『混練』『1次脱泡』『注ぎ込み』『2次脱泡』を完了させ、これより遅くなると硬化が始まってしまいます。また、1次・2次の脱泡作業のどちらかでも省くと埋没材スラリー内に気泡が残り、鋳造時に地金の玉となって現れ、仕上げに手間がかかります。


金・銀合金鋳造用の鋳型作り
ワックスツリーの重さを量り、予め計量したゴム円錐台の重量を差し引いて、押し湯分の地金量を足し、必要となる鋳造地金量を算出します。実際には『鋳型番号』『使用したゴム円錐台の重量』『円錐台を含むワックスツリー計量値(グロス値)』『純ワックスツリー重量(ネット値)』『押し湯量』『使用金属(比重)』『鋳造地金総量』が書き込める表などを作り、作業に沿って記入していく方法を取ると便利です。
計量と重量の記載が完了したら、ワックスツリーにフラスコを装着します。その際には、ワックス型を折ったり、傷つけたりしないように注意します。装着したフラスコの上部にガムテープを巻きます。脱泡作業時に真空沸騰により埋没材スラリーから泡が発生し、この泡の勢いで埋没材スラリーがフラスコからこぼれ出てしまい、鋳型として必要な埋没材量が確保できないので、このようにガムテープを巻き、混練後に1次脱泡を行った埋没材スラリーを多少多目にフラスコに注ぎ込みます。実際に注ぎ込むときには、埋没材スラリーがワックス型に直接当たり、ワックス型がワックスツリーから折れたり取れたりしないように注意して注ぎ込みます。注ぎ込みの完了したフラスコを2次脱泡します。2次脱泡の際には振動を加え気泡の抜けを良くします。
2次脱泡が完了したフラスコは、振動のない場所で直射日光をさけて硬化させます。この埋没材の充填が完了したフラスコを『鋳型』と称します。


金・銀合金用鋳型作製作業の流れ/準備

1.ワックスツリーを計量して、グロスのワックスツリー重量を量ります。 2.グロスのワックスツリー重量を表に記載します。ゴム円錐台重量をグロス値から差し引いて、ネットのワックスツリー重量を算出します。 3.ゆっくりと確実にフラスコをゴム円錐台に装着します。この時点で、フラスコにチョークなどで鋳型番号を記載すると便利です。 4.フラスコの上部にガムテープを巻きつけます。

金・銀合金用鋳型作製作業の流れ/埋没材の混練

5.使用するフラスコの容積に合った埋没材を計量します。 6.埋没材重量に対する正確な水の量をメスシリンダー等で計ります。(手練りの場合40%が標準) 7.計量した水を入れた攪拌容器(写真はラバーボウル)に、⑤で計量した埋没材を入れます。 8.石膏ヘラ等でしっかりとムラなく泥状になるまで攪拌します。(この状態をスラリーと呼びます)

金・銀合金用鋳型作製作業の流れ/脱泡と注ぎ込み

9.混練が完了した埋没材スラリーを容器ごと真空脱泡機にかけ、1次脱泡します。 10.1次脱泡した埋没材スラリーをゆっくりとフラスコに注ぎ込みます。 11.埋没材スラリーの入ったフラスコを真空脱泡機にかけ、振動を与えながら2次脱泡します。 12.真空を大気に戻して鋳型を取り出し、振動のない静かな場所へ移して硬化を待ちます。

⇒次の工程は【鋳型の焼成】です。

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