チタン合金のインベストメント鋳造技術とは何ですか?

チタン合金は、化学活性が高く、機械加工性が悪く、従来の鋳造法では複雑な構造部品を形成するのが難しいという特徴があります。チタン合金のインベストメント鋳造技術はこの課題を克服し、複雑で精密なチタン合金部品の主流の成形法となり、さまざまなハイエンド分野でのチタン合金の広範な応用を促進しています。-

 

画像出典：JC Casting《チタン インベストメント キャスティング エクスプレスとは

 

対象部品と同じ形状のワックスパターンを作製し、その上に耐火物をコーティングして金型シェルを形成するプロセスです。次のステップでは、高温でローストしてワックス パターンを溶かして除去し、溶融したチタン合金を特定の環境で金型シェルに注ぎます。-その後、冷却、凝固、破砕、その後の処理を経て精密鋳物が得られます。

 

ワックスパターンの準備

• まず、数値シミュレーション ソフトウェアを使用して準備プロセスを最適化します。ワックス パターンと金型モデルは鋳造品の 3D モデルに従って設計され、潜在的な欠陥を予測して回避するようにプロセス パラメーターが設定されます。

 

• 次に、溶かしたワックスを金型に注入します。冷却後、初期ワックスパターンを取り出します。表面欠陥のあるワックス パターンは、必要に応じて修復、研磨、洗浄、乾燥され、滑らかな表面と正確な寸法が確保されます。近年、ワックスパターンの作製に積層造形技術が適用され、金型の開発サイクルが大幅に短縮されるだけでなく、複雑な構造のワックスパターンを迅速に形成することが可能になりました。

モールドシェルの準備

• 準備中、ゲート システムを備えた適格なワックス パターンはジルコニアまたはアルミナ ベースの耐火物スラリーに繰り返し浸漬され、その後サンディングと乾燥が行われ、4～10 層のモールド シェルが形成されます。{0}} -ハイエンドの鋳物には、構造強度を高めるために 3 層の特別な金型シェルが必要です。

 

• 乾燥後、モールドシェルを 870 ～ 980 度の高温でローストしてワックスと水を完全に除去し、モールドシェルを焼結してセラミック構造にします。このプロセスにより、金型シェルの強度、通気性、寸法安定性が向上します。高温の化学反応によって引き起こされる介在物やブローホールなどの鋳造欠陥を避けるために、金型シェルの材料はチタン合金の特性に厳密に適合する必要があります。-

溶かして注ぐ

• チタン合金は高温で非常に高い化学活性を示すため、溶解と注入は圧力が制限された真空環境またはアルゴン保護下で実行する必要があります。これにより、合金溶融物と空気、るつぼ、または金型シェルとの反応が防止され、鋳物の純度および機械的特性が確保されます。

 

• 溶解は真空誘導またはプラズマアーク溶解技術を採用しています。チタン合金インゴットは完全に溶解および均質化するために加熱され、不純物やガスが除去されます。

 

• 注湯には、温度、速度、金型充填圧力を正確に制御する必要があります。数値シミュレーションは、ゲート システムの最適化、金型の充填欠陥の予測と回避、溶融合金による金型キャビティの安定かつ完全な充填の確保、ミスラン、引け巣、亀裂などの問題の防止に使用されます。

 

• 注湯後、鋳物は2時間以上冷却する必要があります。制御された冷却速度により内部応力が軽減され、変形や亀裂が回避されます。

治療後-

• シェルの破壊と部品の抽出: 金型のシェルは、高圧水の噴射または振動によって破壊されます。-鋳物が取り出され、ゲートシステムが切断されます。

 

• 表面処理: 残留シェルと酸化スケールは、30 ～ 80 メッシュの砂を使用した一次サンドブラストによって除去されます。鋳物を硝酸とフッ酸の混合液に酸洗し、表層を厚さ5mm以下除去する。二次多段階サンドブラストは 80～250 メッシュの砂を使用して実行され、その後、設計された表面粗さを達成するために研磨が行われます。ハイエンドの鋳物には、コーティングの適合性を向上させるために追加の表面活性化処理が施されます。-

 

• 性能向上：鋳物の用途要件に応じて、熱処理、熱間静水圧プレスなどのプロセスが適用されます。内部応力を除去し、結晶粒を微細化し、強度、靱性、耐食性を向上させることができます。一部の鋳造品は、内部の隠れた欠陥を検出するための非破壊検査を実施し、動作の信頼性を確保しています。-

 

• 高い成形精度と優れた表面品質を実現します。鋳物の寸法公差は±0.1mm以内に制御でき、表面粗さはRa1.6～6.3μmに達します。これにより、後続の機械加工の量が大幅に削減され、ニアネット形状の成形も可能になり、製造コストと材料の無駄が削減されます。{5}

 

• これは、複雑な曲面、薄肉部品、小さな空洞など、機械加工が難しい構造コンポーネントの形成に非常に適しています。{0}{1}{2}溶接やろう付けなどのプロセスが鋳物の強度や完全性に与える悪影響を回避します。

 

Ruihang Group は主に精密製造用の原材料を生産しています。詳細については、次の電子メールまでご連絡ください。Sam.Rui@bjrh-titanium.com