マイクロ インベストメント鋳造では、±0.05 mm 未満の公差と Ra 1.6 μm までの表面仕上げを備えた、50 グラム未満 (多くの場合、0.5 g 程度の軽さ) の精密ネットシェイプ金属部品が得られます。油圧バルブ シートが 420 bar でシールする必要がある場合、またはコバルト合金ポンプ ノズルが研磨スラリーによる侵食に耐えながら 800°C の熱サイクルに耐える必要がある場合、マイクロ インベストメント鋳造は便利ではありません。これは、すべてのロットにわたって形状、粒子構造、化学的性質を一貫して保持する唯一のプロセスです。
当社は 2019 年以来、17,000 を超えるマイクロキャスト コンポーネントを製造してきました。そのほとんどが、AMS 5387 コバルト合金ノズル、T800 ベースのセンター シャフト ローラー、最長寸法 32 mm 未満のステンレス鋼ピストン ポンプ ハウジングです。すべてのバッチで同じ現実が見られます。標準的なインベストメント鋳造は 10 g 未満では失敗します。金型の完全性が崩壊します。ワックス パターンの歪みは 3% を超えると急増します。セラミックシェルの透過性が低下します。金属の充填が予測不能になります。だからこそ、「マイクロ」とはサイズだけではなく、ワックスの配合、シェルの構築順序、脱蝋の反応速度、予熱ランプ速度、真空補助による注入制御など、プロセスチェーン全体の再設計が重要なのです。
真のマイクロ インベストメント鋳造と、縮小された従来の鋳造とを分ける 3 つの技術的閾値があります。まず、パターン ツールは、±5 μm ではなく、±1.5 μm の再現性で実行する必要があります。当社では、電解研磨されたキャビティと温度が安定した射出ユニットを備えた硬化 P20 スチール金型を使用しています。第二に、シェル システムには 5 層構造が必要です。サブミクロンのジルコンを含む 2 つのウォッシュ コート、溶融シリカを含む 2 つの中間層、および粒子分布が制御された 1 つの最終構造コートです。第三に、注湯には±3°C 以内のリアルタイムの溶湯温度監視と、充填中の真空レベルを 0.08 ～ 0.12 mbar に保つことが必要です。これらのいずれかをスキップすると、薄壁の近くに気孔クラスターが発生したり、厚さ 0.8 mm 未満のフィーチャでゲート充填が不完全になったりします。
お客様からは、「代わりにその部品を CNC 機械加工することはできないのですか?」とよく質問されます。一部のジオメトリについては、はい。ただし、壁厚 0.6 mm、内部螺旋冷却チャネル、および 3 つの同心シール ランドを備えた AMS 5387 コバルト合金プラグについて考えてみましょう。機械加工により原材料の 82% が廃棄されます。工具寿命は超硬インサートあたり 47 部品に低下します。また、ミリングによる残留応力により、最終熱処理で 12 µm の反りが生じます。マイクロインベストメント鋳造はニアネットシェイプから始まります。次に、シール面や取り付けフランジなど、GD&T が必要とする箇所にのみ局所的な 5 軸フライス加工を適用します。結果？材料コストが 63% 削減され、サイクルタイムが 4.2 倍高速になり、機械加工による表面下の損傷による微小亀裂伝播のリスクがゼロになります。
青島強仙源技術有限公司は、研究室の珍品ではなく、ミッションクリティカルな機能部品を中心にマイクロ インベストメント鋳造能力を構築しました。すべてのコンポーネントは完全なトレーサビリティを備えて出荷されます: 熱番号、ワックスロット、シェル構築ログ、注入記録、および ASME Y14.5 GD&T コールアウトにマッピングされた CMM レポート。リリース前に 3 つの熱サイクル (-40 °C ～ +250 °C) にわたる寸法安定性を検証します。表面の完全性は、目視検査だけでなく、SEM 断面によって検証されます。そして、はい。一貫性のないガンマベータ比はウインチのセンターシャフトの疲労寿命に直接影響を与えるため、EDS マッピングを使用して T800 合金のすべてのロットのコバルト相分布をテストします。
マイクロ インベストメント鋳造は、設計規律と組み合わせることで最も効果的に機能します。鋭利な内側の角を避け、0.3 mm 以上の半径を使用してください。肉厚比は 3:1 未満に保ちます。脱型に必要な場合にのみ抜き勾配を指定します。ほとんどのジルコン シェルでは 0.25° で十分です。また、薄いフィーチャを決して孤立させないでください。それらをフィレットまたはリブで塊に接続し、脱蝋中にシェルの強度をサポートします。見積もりの前に、すべての図面の鋳造性を確認します。先月、私たちは圧力バルブシートに 0.45 mm のアンダーカットがあり、蒸気脱脂中にセラミックシェルに亀裂が入った可能性があると報告しました。再設計には 2 時間かかりました。お客様は 11 日間と、廃棄された工具のコスト 8,400 ドルを節約できました。
これは古いプロセスを縮小することではありません。それは、層ごと、ミクロンごと、ロットごとに、新しいものを構築することです。油田ポンプがより高い圧力を要求し、油圧システムが移動ロボットに縮小し、コバルトニッケル合金が 900°C の使用限界に達するにつれて、マイクロインベストメント鋳造はニッチなものから必需品へと移行しています。青島強仙源技術有限公司精度と結果が一致する部分、つまり単に適合するだけでなく、機能し、存続し、繰り返される部品に焦点を当てています。 マイクロインベストメント鋳造 小さく始めます。信頼性が交渉の余地のないところで終了します。
