3Dプリント型で低融点合金を鋳造

LFY3Mを型として使う際に思いついたものの1つに低融点金属の鋳造があります。
LFY3Mは耐熱140℃となっていますが、これは荷重たわみ温度としての数値で、
荷重がかからない鋳造ならPLAの融点である160℃近くまで耐えられます。
理屈上はいけそうですが、本当に実現できるかやってみました。

 

低融点合金 クラフトアロイについて

クラフトアロイは150℃で溶ける低融点合金です。
主成分はスズ(Sn)とビスマス(Bi)。ほかの低融点合金は
鉛などの有害元素を含むものがありますが、
クラフトアロイは有害成分はないので安全に使用できます。
電熱器やコンロなどで溶かして鋳造でき、主にシリコーン注型用として使われています。
サビにくい特徴があり、装飾品、メタル複製品、置物などが主な用途です。

 

クラフトアロイの物性
融点 150(℃)
比重 8.2
引張強さ 55(MPa)
硬度(ブリネル) 22
収縮率 0.0001(%)
線膨張係数 15 x 10E-6 (1/K)
主成分 スズ(Sn)、ビスマス(Bi)

 


今回試したクラフトアロイ。66gで1600円。

 

クラフトアロイを早速溶かしてみる

 


持っているのは小型のホットプレートなのですが、
これで本当にクラフトアロイが溶かせるか試してみました。

 


スイッチオン。十分温まるとクラフトアロイが溶けてきました。
温度は最大200℃。これだとPLAの型が溶けてしまうので、
160℃以下になるように温度を調整します。

 


今回のホットプレートに温調はないので、
代わりにアルミトレーの下に1mmのシリコンシートを敷きました。
これで最大150℃程度になり、ちょうどいい温度になりました。
これなら鋳造できそうです。

 

PLAの3Dプリント型を準備する


グルーガン射出成型でも使用したマリオスターの型から
エア抜きの穴をなくしたものを鋳造用として使うことにしました。

 


LFY3Mのフィラメントで造形した3Dプリント型。
アニール処理をしてあります。

 


このままでもいいのですが、試したところ離型の際に
少し引っかかるのでリューターとサンドぺーバーで軽く研磨しました。
軽く水洗いして乾燥。

 


最後にタルクを型内面にまぶします。
これがないと表面にクレーター上のデコボコができて
外観が悪くなってしまいます。後は型を組んで準備完了です。

 

いよいよクラフトアロイを鋳造

 


組んだ型をバイスで固定し、湯口からクラフトアロイがこぼれてもいいように
アルミホイルでカバーしました。

 


準備しておいたクラフトアロイ溶湯を一気に流し込みます。
作業を止めずにスムーズに流すのがコツ。こわごわやっていると
湯の流れが悪いところができてしまうので注意。

 


冷えた後、ペーパーナイフで軽く切れ目を入れて脱型。

 


湯口をつかんで軽く引っ張ると上型も取れました。

 


後はバリをとって完成です!
研磨してもいいのですが、柔らかい金属なので
研磨でかえってキズをつけてしまうことがあり、
今回はそのままにしました。ちょっとまだデコボコがあります。
またこれは今後の改善で直していこうと思います。