インベストメント鋳造は、主に金属鋳造の分野で複雑な形状を持つさまざまな金属製品を製造することに関連しています。様々な要因が歩留まり率や鋳造品質に影響し、鋳造工程におけるゲートシステムの設計も含まれます。
良い品質は鋳造欠陥を減らし、歩留まりを向上させます。製造手順に対する様々な利点により、インベストメント鋳造プロセスは多くの複雑な部品を迅速に製造します。
鋳造工程におけるゲートシステムの種類
鋳造工程におけるゲートシステムには、加圧ゲートシステムと非加圧ゲートシステムの2種類がある。
1) 加圧ゲートシステム
ここで、完全な断面積は金型キャビティに向かって減少する。金属の流れが制限されることで、背圧が維持されます。これは、すべてのゲートからの液体（体積）の流れに似ています。特に背圧は吸引を減少させるために不可欠です。その理由は、スプルーが毎回完全に流れてしまうからです。
制限のため、金属は流速が上がり、乱流が発生し、鋳型が侵食される可能性が高くなります。通常、ランナーとゲートで使用される金属量が減少するため、鋳造歩留まりが向上します。
乱流のため、鋳造におけるこの種のゲートシステムは一般に軽合金には使用されないが、鉄系鋳物には頻繁に使用される。
2) 非加圧ゲーティング・システム
ここでは、金型キャビティに向かって完全な断面積が広がる。スプルー下部のみ制限があります。液量の流れはゲートごとに変えることができます。ゲーティングシステムでは、システムが完全に作動することはないため、吸引が発生します。乱流が少ない。乱流が発生するため、鋳造ではこのタイプのゲートシステムは軽合金に使用されます。
インベストメント鋳造は、さまざまな種類の金属デザインを作るために頻繁に使用されるプロセスです。鋳造プロセスにおけるゲーティングは、複雑な手順の一種である。ゲーティング・システムでは、さまざまな高品質のデザインを作る際に、ランナーとライザーが不可欠です。
ゲーティング・システムの構成要素
以上、鋳造工程における2種類のゲートシステムについて述べた。では、ゲートシステムの構成要素とは何でしょうか？一般的に、ゲートシステムの構成要素には8つの重要な要素があります。
ゲーティング・システムの主な要素
鋳造には、充填工程と凝固工程の2つの重要な工程がある。注湯工程では、注湯カップ、予備ベース、湯道、スプルー、ゲート、押湯などがゲートシステムとして使用される。
カップ
形状は長方形または円形。取鍋から注湯された溶湯を加える。主に注湯カップは、鋳型に流れ込む液体の勢いを弱め、最初に沈殿させるために使用される。
スプルー
注ぎ口は深く、スプルーへの入り口は少なくとも25mmの滑らかな半径でなければならない。勧告によると、注湯カップの深さはスプルー入口の直径の2.5倍であるべきです。主に金属の流れをスムーズにし、渦の発生を防ぐのに有効です。
ゲートシステム
断面は円形。これにより、溶湯は注湯カップからスプルーに適切に落下する。スプルーは、金属の速度を上げるために、コープの中を通る垂直のテーパー通路でなければならない。下に流れるので、空気の吸引が少なくなるからです。また、スプルーは湯口とランナーをつなぎます。テーパーは連続の式で求めることができる。
スプルーウェル
溶湯の流れ方向を直角に変え、湯道へ流します。スプルーウェルの底部には、進入した金属の速度と鋳型の侵食を減少させるために不可欠です。
スプルーウェルの通常のルールは、スプルーチョークエリアの5倍である。インベストメント鋳造のゲートシステム設計の推奨によると、優れた深さはランナーの深さと正確に類似している必要があります。
ランナー
この部分は、溶けた金属をスプルーから鋳型に運ぶのに有益です。溶融金属が湯道から鋳型の空洞に入る最後のステップと考えることができます。
ゲート
ゲートとは、鋳型の空洞に溶けた金属を入れる開口部のことです。最も重要なことは、鋳造凝固後に容易に破壊できることである。
鋳造工程では、用途に応じてさまざまな種類のゲートが使用される。
ライザー
これが余分な金属の源である。収縮を補うために押し湯から鋳型のキャビティに流れ込みます。この工程は、鋳物が凝固し始めるときに行われます。湯口システムに押湯がない場合、重い部品に引け巣が発生することがあります。それは表面だけでなく内部でも起こりえます。
押湯は、その機能を満足させるために、中心部の鋳造が終了した後に凍結するように作成されなければならない。押し湯は、鋳物の凝固が終わるまで溶けたままにしておく。
押湯の主な機能は2つある。ひとつは凝固収縮を補正する機能、もうひとつは熱源である。
インベストメント鋳造ゲートシステム設計
優れたインベストメント鋳造ゲーティングシステムの設計は、より少ない製造コストで高品質の製品に到達することができます。ゲートシステムの構成要素について学びましたが、ではどのような要素がインベストメント鋳造のゲートシステム設計に影響するのでしょうか？
最適充填時間
充填が遅すぎる鋳物には、コールド・シャットやミ スランなどの不連続な欠陥が生じます。充填が速すぎると、固体や気体の介在物が発生します。充填時間の上限(最も遅い充填)は、充填完了前の薄肉部での早期凍結を避けるために管理されます。表面乱流の発生は、充填時間の下限（最速充填）を制御します。
正しい充填時間は、速い充填と遅い充填の間にある。これは鋳造金属、重量、最小断面厚さ、注湯温度の関数である。金属の適正充填時間を決定するためのいくつかの経験式が、実験的調査に基づいて鋳造研究者によって開発されています。
金属速度
適切な充填時間は、表面乱流を防止し、ゲーティングチャンネルと鋳型キャビティ内のバルク乱流を低減するようにゲーティングチャンネルを設計することができるように決定されます。インベストメント鋳造のゲートシステムの設計では、主に溶融金属の速度に依存し、その速度はゲートチャネル内と鋳型キャビティ内で大きく異なります。鋳造中の所定の位置において、速度は充填の開始から終了まで時間と共に変化します。
