ペルーのSunrise Miningの調達マネージャーは、銅鉱石採掘で使用される掘削機PC800LC-8用のV51TL ​​Esco Super Vシリーズのバケットポイント1,200個について、2024年第4四半期のRFPを発行しました。RFPには「ロストワックス精密鋳造のみ、ISO 8062-3 CT6寸法公差、砂型鋳造や鍛造は不可、Esco V51TLのOEM代替品」と指定されていました。Join Machineryのエンジニアリングチームは、2つの候補鋳造プロセス（ロストワックスV51TL ​​Join Machineryと砂型鋳造V51TL国内）を提案し、調達チームは、1バッチあたり60歯の60日間の現場テストを通じて2つの候補を評価しました。 60日後、ロストワックス鋳造バッチは、寸法公差±0.3mm（CT6）、表面粗さRa 6.3μm、疲労寿命6,200サイクル、収縮気孔率0.5%を達成した一方、砂型鋳造バッチは、寸法公差±1.5mm（CT11）、表面粗さRa 25μm、疲労寿命2,800サイクル、表面欠陥5個（欠陥率8.3%）、砂の混入による歯の破損1個を達成した。ロストワックス鋳造バッチは、5つの採掘基準（公差、表面、疲労、欠陥率、1時間当たりの総コスト）すべてにおいて評価で勝利した。これは、2バッチ×60日間の銅鉱山試験ケースであり、ロストワックス鋳造が欧州および北米のGET部品調達の70%において主要なプロセスであることを明確に示している。

ロストワックス精密鋳造と砂型鋳造のどちらを選択するかは、GET部品調達プロセスにおいて最も重要な決定事項であり、鋳造プロセスの選択は、以下の5つの下流指標に影響を与えます。(1) ISO 8062-3による寸法公差（CT6とCT11で公差差が5倍）、(2) ISO 1302による表面粗さ（Ra 6.3と25μmで平滑度差が4倍）、(3) 繰り返し荷重下での疲労寿命（6,200サイクルと2,800サイクルで寿命差が2.2倍）、(4) 出荷ごとの不良率（0.5%と8%で不良率差が16倍）、(5) 稼働時間あたりの総コスト（$0.84と$0.93で初期価格が60～90%高いにもかかわらず、TCOが10%削減）。これら 5 つの指標を総合してバケット歯の 1 個あたりの調達価値を決定し、これら 5 つの指標は 5 次元シナリオ調達マトリックス (粗目 / 細目 / 薄肉 / 厚肉 / 複雑形状) の基礎となります。Join Machinery のエンジニアリング チームは、過去 16 年を超える GET 部品輸出の経験を通じて、ヨーロッパおよび北米の 32 件の鉱業調達 RFP をサポートしており、これら 32 件の RFP により、高仕様 GET 部品調達の 70% において、ロスト ワックス鋳造が Join Machinery の標準であることが検証されています。

ロストワックス鋳造と砂型鋳造 ― 5つの工程の基本比較

ロストワックス精密鋳造プロセス（精密鋳造またはインベストメント鋳造とも呼ばれる）は、バケット歯を製造するために 5 つの連続したステップで構成されています。(1) 70～80 ℃ の溶融ワックスを精密アルミニウムダイに注入して、バケット歯の形状を形成します。(2) 複数のワックスパターンを中央のワックススプルーに取り付けてツリーを形成し、ワックスパターンを組み立てます。(3) ワックスツリーをセラミックスラリー + スタッココーティングに 6～8 層浸漬して 24～48 時間かけて 8～12 mm のセラミックシェルを形成し、セラミックシェルを造形します。(4) オートクレーブでセラミックシェルを 150 ℃ に加熱してワックスをすべて溶かし、中空のセラミック型を残して脱ワックスします。(5) 1,550～1,650 ℃ の合金鋼の溶融金属を予熱したセラミックシェルに注ぎ、冷却してシェルを取り除きます。この5段階の工程により、寸法公差CT6、表面粗さRa6.3μmのバケット歯が製造される。

砂型鋳造プロセスは、バケット歯を製造するために5つの連続したステップから構成されます。(1) 低コストの木製またはプラスチック製のマスターパターンでパターンを作成する。(2) フラスコ内でパターンの周囲に粘土結合シリカ砂を詰めて砂型を形成する。(3) フラスコを分離してパターンを取り除き、砂の空洞を残すことでパターンを除去する。(4) 1,400～1,500℃の合金鋼の溶融金属を砂型に注ぎ込み、冷却する。(5) 鋳造物を振動させて砂型を取り除き、粗いバケット歯の鋳造品を残すことで砂型を破壊する。この5ステップのプロセスにより、寸法公差CT11、表面粗さRa 25μmのバケット歯が製造されます。

下記の5行からなるロストワックス法と砂型鋳造法の比較表は、それぞれの工程における5つのステップと、それに対応する5つの設備、時間、および結果パラメータを示しています。この5行表は、Join Machinery社が鋳造工程の比較において用いる標準資料であり、OEM契約交渉の際にJoin Machinery社の営業チームが参照する資料でもあります。

上記の5行のプロセス比較表は、5つのプロセスステップと、それに対応する5つの設備とコストの違いを示しています。この5行の表から、ロストワックス鋳造は各ステップで初期コストが高い（1個あたり+12～17ドル）ものの、疲労寿命が2.2倍長く、不良率が16分の1に抑えられることがわかります。この5行の表は、精密鋳造バケット歯製品選定において、この5行表は、Join Machinery社の営業チームが鉱山調達に関するRFPへの回答時に参照する資料です。また、この5行表は、ロストワックス鋳造における2つの主要なコスト要因として、ワックス注入とセラミックシェルを示しています。

ISO 8062-3 CT6とCT11の公差等級 - バケット歯の8段階公差表

ISO 8062-3 国際規格では、鋳造プロセスと材料に基づいて 16 の鋳造公差等級 (CT1 ～ CT16) が定義されており、バケット歯の OEM 交換で最も一般的な 8 つの公差等級は CT4 / CT5 / CT6 / CT7 / CT8 / CT9 / CT10 / CT11 です。CT6 公差等級 (± 0.3 mm) は ISO 8062-3 に基づくロストワックス精密鋳造の標準であり、CT11 公差等級 (± 2.4 mm) は ISO 8062-3 に基づく砂型鋳造の標準です。8 レベルの公差表は、鋳造公差仕様に関する Join Machinery の標準参照であり、サプライヤー評価の際に鉱業調達チームが参照します。

下記の8行の公差等級表は、8つの公差等級と、それに対応する8つの公差値、鋳造プロセス、およびバケット歯の用途を示しています。この8行表は、Join Machinery社がISO 8062-3公差仕様の標準参照資料として使用しており、Join Machinery社の営業チームはOEM契約交渉の際にこの表を参照します。

上記の 8 行の公差等級表は、8 つの ISO 8062-3 公差等級と、それに対応する 8 つの鋳造プロセス仕様を示しています。この 8 行の表から、CT6 (± 0.3 mm) ロストワックスが Join Machinery の OEM 交換標準のデフォルトであり、CT4 / CT5 / CT7 がオプションのアップグレードまたはダウングレードであることがわかります。この 8 行の表は、鋳造工程の品質管理文書には、サプライヤー評価の際に鉱山調達チームが参照する8行の表が記載されています。この8行の表には、CT11砂型鋳造の公差が±2.4mmであることも示されており、これはCT6ロストワックス鋳造よりも8倍緩く、アダプターとの干渉嵌合の問題を引き起こします。

表面粗さ Ra 6.3 対 Ra 25 μm — バケット歯加工時間における平滑度の 4 倍の差

ロストワックス鋳造（Ra 6.3 μm）と砂型鋳造（Ra 25 μm）の表面粗さを比較すると、平滑度に4倍の差があり、鋳造後の機械加工時間とコストに直接影響します。ロストワックス鋳造によるRa 6.3 μmの表面粗さは、砂型鋳造によるRa 25 μmの表面粗さと比較して、鋳造後の機械加工時間を30～40%短縮します。この30～40%の機械加工時間の短縮は、機械加工工程における部品1個あたり4～6ドルのコスト削減につながります。Raの測定値はISO 1302表面粗さ規格に準拠しており、Ra 6.3 μmとRa 25 μmの比較は、Join Machinery社が鋳造表面仕上げ仕様の標準基準としています。

下記の5行の表面粗さ比較表は、5つの表面粗さ等級と、それに対応する5つの鋳造プロセス、加工時間、およびコストパラメータを示しています。この5行表は、Join Machinery社の表面仕上げ仕様に関する標準参照資料であり、Join Machinery社の営業チームがOEM契約交渉の際に参照するものです。

上記の5行の表面粗さ表は、5つの表面等級と、それに対応する5つの鋳造プロセス仕様を示しています。この5行表から、N7（Ra 6.3 μm）ロストワックス鋳造がJoin Machineryの標準仕様であり、鉱業調達RFPの表面仕上げ仕様の基礎となっていることがわかります。また、この5行表は、ロストワックス鋳造が砂型鋳造に比べて加工時間を30～40%短縮できることを示しており、これは1個あたり4～6ドルのコスト削減に相当します。この5行表は、Join Machineryの営業チームがOEM契約交渉の際に参照し、バケット歯調達のTCO分析の基礎となっています。

60日間の疲労寿命データ — 6,200サイクル対2,800サイクル + 故障モード解析

サンライズマイニング社の60日間銅鉱山疲労試験データは、ロストワックス鋳造と砂型鋳造のバケット歯の比較において、南米の鉱山現場試験結果の中で最も代表的なものです。試験条件は以下のとおりです。(1) 試験場所：サンライズマイニング社のペルー銅鉱石露天掘り鉱山、(2) 試験機：コマツPC800LC-8ショベル（バケット容量4.5m³）、(3) 試験材料：モース硬度4～5、研磨性シリカ含有量8～12%の銅鉱石、(4) 試験サイクル：12時間シフト、5日間連続稼働（合計60日間稼働）、(5) 試験バッチ：鋳造工程あたり60歯（ロストワックス鋳造V51TL ​​Join Machinery + 砂型鋳造V51TL ​​国産）。5つの条件での試験により、以下の2バッチの比較データが得られました。

下記の60日間疲労試験データ表は、5つの疲労測定項目における2つのバッチの比較を示しています。この60日間疲労試験データ表は、鋳造工程比較におけるJoin Machinery社の標準参照資料であり、鉱山調達チームがサプライヤー評価を行う際に参照する資料でもあります。

上記の5行60日間疲労試験データ表は、5つの疲労測定次元にわたる2バッチの比較を示しています。5行の表は、ロストワックスが5つの次元すべて（最初の亀裂までのサイクル数、破壊モード、応力振幅、欠陥率、1時間あたりの総コスト）で優れていることを示しています。5行の表は、カスタム鋳造に関するお問い合わせ文書には、サプライヤー評価の際に採掘調達チームが参照する5行表が記載されています。この5行表には、疲労寿命が2.2倍に延長され、応力振幅許容範囲が50%向上していることも示されており、これが高衝撃採掘用途におけるロストワックス製法の推奨仕様の根拠となっています。

5次元シナリオ決定表 — 粗い／細かい／薄肉／厚肉／複雑形状

バケット歯の 5 次元シナリオは 5 種類の鋳造プロセスの選択に対応しており、これら 5 つのシナリオを合わせると GET 部品調達 RFP の 100% をカバーします。粗加工シナリオ (一般建設用の標準交換歯) では、加工時間を 30～40% 短縮するためにロストワックス CT6 + Ra 6.3 μm が推奨されます。精密加工シナリオ (コマツ K-Max / キャタピラー J シリーズの精密 OEM 交換用) では、0.05～0.15 mm の干渉嵌め合いのためにロストワックス CT6 + Ra 6.3 μm が推奨されます。薄肉シナリオ (5 kg 未満の V19 / V23 小型バケット歯) では、薄肉の安定性のためにロストワックス CT6 + Ra 6.3 μm が推奨されます。厚肉シナリオ (50 kg を超える重荷重鉱山用歯) では、均一な収縮制御のためにロストワックス CT6 + Ra 6.3 μm が推奨されます。複雑な形状のシナリオ（リッパーチップ／サイドバープロテクター／特殊な形状）では、複雑な形状の複製にはロストワックスCT5 + Ra 0.8 μmが推奨されます。

下記の5行の次元シナリオ表は、5つの次元シナリオと、それに対応する5つの推奨鋳造プロセス、公差等級、表面粗さ、およびバケット歯の適用範囲を示しています。この5行表は、Join Machinery社が鋳造プロセスを選択する際の標準参照資料であり、OEM契約交渉の際にJoin Machinery社の営業チームが参照する資料です。

上記の5行の次元シナリオ表は、5つの次元シナリオと、それに対応する5つの推奨鋳造プロセス仕様を示しています。この5行表から、5つのシナリオのうち4つ（粗い／細かい／薄肉／厚肉）ではロストワックスCT6が推奨プロセスであり、複雑な形状のシナリオではロストワックスCT5がプレミアムオプションであることがわかります。この5行表は、バケット歯の鋳造プロセス選定の基礎となり、鉱山調達チームがサプライヤー評価を行う際に参照されます。また、この5行表は、5つのシナリオのうち4つで、Join Machineryのデフォルト仕様としてRa 6.3 μmの表面粗さを示しており、これはOEM契約交渉の基礎となります。

欠陥モード分析 — ロストワックス法による収縮気孔率0.5%に対し、砂型鋳造による表面欠陥8%以上（砂の混入を含む）

ロストワックス鋳造と砂型鋳造の欠陥モード分析では、発生率が大きく異なる 5 つの典型的な欠陥カテゴリが明らかになりました。(1) 収縮気孔率 - ロストワックス = 0.5% 対 砂型鋳造 = 4%、ロストワックスプロセスの方向性凝固制御により 8 倍の差があります。(2) 表面欠陥 (亀裂 / 折り目 / 冷間閉鎖) - ロストワックス = 0.1% 対 砂型鋳造 = 8%、滑らかなセラミック型表面により 80 倍の差があります。(3) 砂の混入 - ロストワックス = 0% (砂型なし) 対 砂型鋳造 = 2-3% (鋳造物に砂粒子が埋め込まれている)、200 倍の差があります。(4) ガス気孔率 - ロストワックス = 0.2% 対 砂型鋳造 = 1.5%、制御された脱蝋 + 予熱シェルにより 7.5 倍の差があります。 （５）寸法規格外 — ロストワックス鋳造＝0.1％、砂型鋳造＝5％。CT6とCT11の公差の違いにより、50倍の差が生じている。この5段階の欠陥分析は、鋳造品質比較のためのJoin Machineryの標準基準である。

下記の5行からなる欠陥モード分析表は、5つの欠陥カテゴリと、それに対応するロストワックス鋳造と砂型鋳造の5つの欠陥率を示しています。この5行表は、Join Machinery社における鋳造欠陥文書の標準参照資料であり、出荷前検証の際にJoin Machinery社の品質管理チームが参照します。

上記の5行の欠陥モード分析表は、5つの欠陥カテゴリと、それに対応するロストワックス鋳造と砂型鋳造の5つの欠陥率を示しています。この5行の表から、5つの欠陥カテゴリすべてにおいてロストワックス鋳造が優れていることがわかります。特に砂の混入は、砂型を使用しないため、ロストワックス鋳造の方が200倍も低いという大きな差を示しています。この5行の表は、鋳造欠陥率の文書化の基礎となるものであり、鉱山調達チームがサプライヤー評価を行う際に参照されます。また、この5行の表には、各欠陥カテゴリの検査方法（PT = 浸透探傷試験、RT = 放射線透過試験、CMM = 座標測定機）も示されています。

コストエンジニアリングの5つの構成要素の内訳 ― ロストワックス法と砂型鋳造法のTCO分析

ロストワックス法と砂型鋳造法のコストエンジニアリング分析では、1個あたりのFOB価格を5つのコスト要素に分解しています。(1) 原材料 - ロストワックス法 = 1個あたり14～18ドル、砂型鋳造法 = 1個あたり10～14ドル、合金仕様が高いため30～40%の割増。(2) ワックスパターン + セラミックシェル - ロストワックス法 = 1個あたり6～8ドル、砂型鋳造法 = 0ドル (ワックスパターンなし)。(3) 機械加工 - ロストワックス法 = 1個あたり4～6ドル (CT6 + Ra 6.3のため機械加工が少ない)、砂型鋳造法 = 1個あたり8～12ドル (CT11 + Ra 25のため機械加工が多い)、30～50%の削減。(4) 再加工 + 欠陥 - ロストワックス法 = 1個あたり1～2ドル (欠陥率0.5%)、砂型鋳造法 = 1個あたり4～6ドル (欠陥率8%)、70～80%の削減。 （５）寿命TCO — ロストワックス法＝部品あたり5～8ドルの節約（寿命が2.2倍延長）対砂型鋳造＝0ドル。部品5個の総コストは、ロストワックス法では部品あたり36～48ドル、砂型鋳造では22～26ドルです。

以下の5行のコストエンジニアリング表は、5つのコスト構成要素と、それに対応するロストワックス法と砂型鋳造法の5つのコスト値を示しています。この5行表は、Join Machinery社がコストエンジニアリング分析を行う際の標準参照資料であり、OEM契約交渉の際にJoin Machinery社の営業チームが参照するものです。

上記の7行のコストエンジニアリング表は、5つのコスト構成要素と2つの要約行（1個あたりの合計コスト＋1時間あたりの合計コスト）を示しています。この7行の表から、ロストワックス法は初期価格が60～90%高いものの、稼働時間あたりの合計コストは10%低いことがわかります。この7行の表は、鉱業調達RFPのコスト比較の基礎となるものであり、Join Machineryの営業チームがOEM契約交渉の際に参照するものです。また、この7行の表は、原材料が全体の40～45%を占める最大のコスト構成要素であり、耐用年数全体でのTCO削減率が-10～15%であることを示しており、これがロストワックス法のプレミアム価格に対する主要な経済的根拠となっています。

機械 FAQ アンカーに参加する — 「ロストワックスのみ、砂型鋳造や鍛造は一切不可」 官网翻訳

Join Machineryのウェブサイト（https://www.nbjm-china.com/about-us/）にあるFAQには、「当社の部品はすべてロストワックス鋳造のみで製造されており、砂型鋳造や鍛造は一切行っていません。非常に厳格な熱処理工程を経ており、内部硬度は48 HRC、外部硬度は50 HRCです」と明記されています。この公式FAQの記述は、Join Machineryの生産ラインが100%ロストワックス鋳造のみで稼働し、砂型鋳造や鍛造は一切行わないというエンジニアリング上のコミットメントであり、このFAQの記述は、欧州および北米のGET部品調達RFPへの回答の根拠となっています。また、このFAQの記述は、Join Machineryの熱処理に関するコミットメント、すなわち、内部硬度48 HRC（コア）および外部硬度50 HRC（表面）によって、35～45 Jのシャルピー衝撃靭性の組み合わせが実現されることも明らかにしています。

Join MachineryのFAQでは、アダプターの硬度についても触れています。「当社のアダプターの硬度はHRC40-45で、非常に厳格な熱処理プロセスを経て硬さと強度を確保しています。そのため、エンドユーザーはバケットの歯を7～10回交換した後、アダプターを交換する必要があります。」このアダプターFAQの記述は、7～10回の交換比率仕様の根拠となっており、また、コマツK-Maxシリーズ、キャタピラーJシリーズ、ボルボGシリーズの交換用GET部品のエンジニアリング仕様の根拠にもなっています。

以下の4行のJoin Machinery FAQアンカーテーブルは、4つのFAQトピックと、Join Machineryウェブサイトからの対応する4つの公式FAQステートメントを示しています。この4行テーブルは、Join MachineryのFAQドキュメントの標準参照であり、Join Machineryの営業チームがOEM契約交渉の際に参照するものです。

上記の4行のFAQアンカーテーブルには、4つのFAQトピックと、それに対応するJoin Machineryの公式声明が4つ示されています。この4行のテーブルには、Join Machineryのエンジニアリング上のコミットメント（100%ロストワックス製法、5段階熱処理、40～45HRCアダプター、プレミアム合金）が示されており、鉱山調達RFP文書の基礎となっています。また、この4行のテーブルは、OEM契約仕様の権威ある情報源としてJoin Machinery FAQを示しており、OEM契約交渉の際にJoin Machineryの営業チームが参照します。

6分野鉱業調達RFPチェックリスト — プロセス / 許容誤差 / Ra / 疲労 / 認証 / リードタイム

鉱山用バケット歯のRFPには、通​​常、次の6つの調達項目が含まれます。(1)鋳造工程仕様（ロストワックスのみ）、(2)ISO 8062-3（CT6規格）による寸法公差、(3)ISO 1302（Ra 6.3 μm規格）による表面粗さ、(4)ISO 1099（6,000サイクル以上規格）による疲労寿命、(5)材料証明書（合金鋼＋熱処理記録）、(6)リードタイム（営業日）。これら6つの調達項目が鉱山調達RFPへの回答を決定し、これら6つの項目がJoin Machinery OEM契約交渉の基礎となります。これら6つの調達項目は通常、鉱山調達RFPテンプレートに指定され、これら6つの項目がGET部品調達サイクルの標準参照となります。

下記の6項目調達チェックリスト表は、Join Machinery社製ロストワックス製V51TLバケット歯の6つの調達項目と、それに対応する6つの標準値を示しています。この6項目表は、Join Machinery社が鉱山調達RFPへの回答に用いる標準参照資料であり、OEM契約交渉の際にJoin Machinery社の営業チームが参照する資料でもあります。

上記の6項目調達チェックリスト表は、6つの調達項目と、ロストワックス製V51TLバケット歯に対応する6つの標準値を示しています。この6項目表から、ロストワックス製V51TLが標準仕様であることが分かり、この表が鉱山調達契約交渉の基礎となります。また、この6項目表は、Join Machinery社の営業チームによるRFP（提案依頼書）への回答の基礎となり、鉱山調達チームはサプライヤー選定の際にこの表を参照します。さらに、この6項目表は、6つの調達項目全体における交渉力を示しており、この交渉力がOEM契約条件の基礎となります。

エンジニアリング上の要点 ― ロストワックス鋳造は、ヨーロッパおよび北米のGET部品調達の70%において主要なプロセスである。

Join Machineryのエンジニアリングチームが過去16年以上にわたるGET部品輸出の経験を通じて支援してきた32件の欧州および北米の鉱業調達RFPから得られた最も重要な教訓は、ロストワックス鋳造が欧州および北米のGET部品調達の70%で主流のプロセスであるということです。ロストワックス鋳造プロセスは、5つの調達決定指標において最適なバランスを実現しています。ISO 8062-3に基づく寸法公差はCT6 ± 0.3 mm、ISO 1302に基づく表面粗さはRa 6.3 μm、ISO 1099に基づく疲労寿命は6,200サイクル、出荷あたりの不良率は0.5%、稼働時間あたりの総コストは0.84ドルです。これら5つの指標を総合すると、ロストワックス鋳造は、Sunrise Mining（ペルー）、Glencoe Quarry（スコットランド）、Bardon Hill Quarry（英国）を含む欧州および北米の鉱業調達の70%でデフォルトの選択肢となっています。

15%の予算で交換するシナリオ（小規模請負業者／重要度の低いアプリケーション）では、1個あたり22～26ドルの砂型鋳造仕様が最適な選択肢です。10%の精度が求められるOEMシナリオ（コマツK-Max／キャタピラーJシリーズのOEM交換）では、1個あたり44～58ドルのロストワックスCT5プレミアム仕様が品質プレミアムの選択肢です。5%の特殊鉱山シナリオ（リッパーチップ／サイドバープロテクター／複雑な形状）では、1個あたり55～75ドルのロストワックスCT5 + Ra 0.8 μmプレミアム仕様が最上位の選択肢です。4段階の鋳造優先順位（砂型鋳造CT11／ロストワックスCT6／ロストワックスCT5／ロストワックスCT5+Ra 0.8）はGET部品調達RFPの範囲を100%カバーしており、4段階の鋳造優先順位はOEM RFPへの回答におけるJoin Machineryの標準参照です。 Xin Jack氏とJoin Machinery社のエンジニアリングチームは、鉱山調達チームに対し、出荷ごとのISO 8062-3 CT6寸法レポート、バッチごとのISO 1302表面粗さレポート、出荷ごとの疲労試験レポート、OEM契約交渉、および鉱山用バケット歯のRFP応答サイクルにおける納期遵守といったサポートを提供しています。

鉱山調達チームからのバケット歯の鋳造方法としてロストワックス鋳造と砂型鋳造に関する質問