スラグの巻き込みや砂の巻き込みといった欠陥は、長年ロストフォーム鋳造における大きな課題でした。現在、ロストフォーム鋳造は、耐摩耗部品、配管継手、箱型鋳物の3つの主要製品において大きな成功を収めており、いずれも後加工をほとんど、あるいは全く必要としません。しかし、高精度機械加工面を複数有する鋳物においては、スラグの巻き込み欠陥への対策が極めて重要です。実務経験に基づくと、以下の対策により、これらの欠陥を効果的に低減または排除することができます。
ロストフォームコーティングの役割は多面的です。
粗さを2～3段階下げることで鋳物表面仕上げを改善し、表面品質と使いやすさを向上します。
砂の付着と砂穴欠陥を最小限に抑えます。
砂の除去と清掃を容易にします。
鋳込み時に、泡パターンからの溶融液体とガスがコーティングを通過して鋳型砂に逃げることを可能にし、同時に砂型への金属の浸透を防ぎ、ガス穴、金属浸潤、および炭素欠陥を回避します。
模型の強度・剛性を高め、輸送・砂詰め・振動成形時の変形や破損を防ぎ、鋳造寸法精度と歩留まりを向上します。
スラグの混入を防ぐには、コーティングは高い強度と耐火性を備えていなければなりません。フォームパターンに塗布されたコーティング層は、乾燥および輸送中にひび割れや剥離が生じないようにする必要があり（十分な室温強度が必要）、高温の金属による長時間の摩耗にも破損することなく耐えなければなりません（高温強度が必要）。鋳型と湯口システムのコーティングがしっかりと密閉されていることは、最も重要な安全対策です。少しでも緩み、ひび割れ、剥離があると、砂、コーティングの破片、不純物が溶融金属に侵入し、スラグの混入を引き起こす可能性があります。
強度と透過性はコーティングの重要な特性です。湯口システムのコーティングは、高温による金属の長期にわたる摩耗に耐えるため、鋳物用よりも高い耐火性が求められることがよくあります。オペレーターは、コーティングが均一に塗布されるようにする必要があります。
金型組立工程では、パターンクラスター（パターン＋ゲートシステム）のコーティングは、特にスプルーとランナー、ランナーとインゲート、インゲートと鋳物の接合部において、剥がれ、ひび割れ、割れなどが生じないようにする必要があります。接合部が弱い、またはコーティングが不十分だと砂が浸入するリスクがあるため、これらの部分には、より高い強度、より厚いコーティング、そして十分に剛性の高いゲートシステム（必要に応じて補強リブやスリーブを備える）が必要です。
パターンクラスターは砂箱の底砂の上に安定して設置する必要があります。砂充填時や振動時に吊り下げた状態で設置すると、コーティングにひび割れが生じる可能性があります。砂は最初はホースを通して静かに投入し、雨淋式サンディングは振動締固め時にのみ使用してください。振動は、パターンが完全に覆われるまで低振幅で開始し、その後徐々に振幅を大きくしてください。コーティングの損傷を防ぐため、ゲートシステム、特にスプルーは振動中に曲がったりねじれたりしてはなりません。また、スプルーは砂の侵入を防ぐためしっかりと密閉する必要があります。
組立、砂の充填、振動作業の全体を通して、コーティングが損なわれないよう細心の注意を払います。注湯直前には、注湯カップから浮遊砂、埃、破片などを完全に除去する必要があります。
鋳込みヘッドを高くすると、湯口システムと鋳型の洗掘が増加し、コーティングの損傷や砂の混入のリスクが高まります。鋳込みヘッドの高さは鋳物のサイズに合わせて調整する必要があります。適切なサイズの取鍋を使用することで鋳込み高さを最小限に抑え、取鍋ノズルを鋳込みカップに近づけてください。小型鋳物に大きな取鍋を使用することは避けてください。
注入温度の上昇は、塗膜性能に対する要求を厳しくし、砂の付着やスラグの混入のリスクを高めます。最適な温度は材料によって異なります。
鋳型あたり 300 ～ 500 kg の溶融金属を必要とする鉄鋳物の場合、注入時間は 10 ～ 20 秒に制御する必要があります。
ロストフォーム鋳造では、通常、鋳込み時に真空状態を利用することで、乾燥砂を圧縮し、ガス排出を促進し、充填性を向上させ、作業場の安全性を高めます。しかし、過剰な負圧は、コーティングの亀裂から乾燥砂や不純物が溶湯に引き込まれるリスクを高め、砂の付着を助長します。急速な充填は、コーティングの擦過や剥離を悪化させます。鉄鋳物の場合、最適な負圧は通常0.025～0.04MPaです。
スラグデフレクター、ゲートシステムのスキマー、および鋳物内のスラグ収集ライザーを組み込むことで、スラグを捕捉して除去し、砂やスラグの混入による欠陥を軽減するのに役立ちます。
砂の粒度はスラグと砂の付着性に影響します。粒度が粗すぎると欠陥が増加します。鉄鋳物の場合、通常、粒度30/50の乾燥した石英砂（洗浄砂）が適しています。
ロストフォーム鋳造においては、溶解から過熱、そして鋳込みに至るまで、鋳造プロセス全体を通して溶融金属を清浄化することが極めて重要です。ろ過技術は、これを実現するための効果的な方法の一つです。
これらの対策を体系的に実施することで、ロストフォーム鋳造におけるスラグ混入欠陥を大幅に削減し、鋳造全体の品質と歩留まりを向上させることができます。
