シェル モールディング鋳造は、特に油圧バルブ ボディ、ポンプ ハウジング、ウインチ シャフトなどの中程度の複雑さ、大量のコンポーネントの場合、従来の砂型鋳造では比類のない精度、再現性、表面仕上げを実現します。当社は過去 3 年間だけで 12,000 個を超えるシェルモールド鉄および鋼鋳物を製造してきましたが、そのほとんどは寸法公差が ±0.15 mm 未満で、鋳放しの表面が Ra 3.2 μm でした。これは理論的なものではありません。フェノール樹脂の化学的性質、制御されたコアボックス温度、製造現場でのリアルタイムのシェル厚さ監視を組み合わせると、これが起こります。
ステップ 1: パターンの準備 — 精度はマスターから始まります
当社はシェルモールディングに硬化鋼またはアルミニウムのパターンを使用します。木材や低融点合金は使用しません。なぜ？ 500 ユニットを超える数量では、パターンの寿命が部品あたりのコストを直接制御するためです。当社のパターンには、正確な抜き勾配 (0.5° ～ 1.5°)、0.8 mm 以上の通気溝、手動によるランナー切断を不要にする一体型ゲート機能が含まれています。各パターンは、最初に使用する前に顧客の GD&T に対して CMM 検証を受けます。一部のクライアントは、機能テストのために 3D プリントされたプロトタイプを私たちに送ってきますが、私たちはそこからキャストすることはありません。印刷樹脂と溶融金属の間の熱膨張の不一致により、シェルに予測できない反りが発生します。
ステップ 2: シェルの形成 — 熱、樹脂、タイミングは交渉の余地がありません
パターンは 220 ～ 250°C に予熱されます。寒すぎますか？樹脂の硬化が不完全。暑すぎますか？早期の分解とガス欠陥。 2.5～5%の熱硬化性フェノール樹脂を混ぜた細かい珪砂（40～100メッシュ）でコーティングします。コーティングされたパターンは、ダンプ ボックス内で 10 ～ 20 秒間回転します。これは、均一な 6 ～ 12 mm のシェルが形成されるのに十分な時間です。次に、ひっくり返して 380 ～ 420°C で 2 ～ 4 分間焼きます。この最後のベークにより、樹脂が完全に架橋されます。これを省略すると、金型の組み立て中にシェルが崩れてしまいます。周囲の測定値ではなく、校正済みの熱電対を使用してオーブンの温度を 90 秒ごとに監視します。
ステップ 3: 金型の組み立て - 寸法安定性を左右する位置合わせ
2 つのハーフシェルは、熱活性化フェノール接着剤で接着されるか、機械的にピンで固定されます。粘土も釘もテープも使いません。 0.3 mm のミスアライメントでも、シリンダーハウジングのフランジやバルブシートランドなどの圧力がかかる表面にバリとして現れます。非対称部品の場合、位置公差±0.01mmのノックピンを使用します。注ぐ前に、組み立てられた各金型は光学的位置合わせステーションを通過します。半分間の隙間がいずれかの時点で 0.1 mm を超えた場合、それは再加工されずに廃棄されます。再アセンブリすると累積誤差が生じます。
ステップ 4: 注入と固化 — 制御された流れにより乱流を防止
- 注入温度は最適範囲の ±15°C 以内に維持されます。たとえば、ASTM A126 クラス B ねずみ鋳鉄の場合は 1,420 ～ 1,450°C です。
- 金属はボトムゲートを介して侵入し、酸化物の閉じ込めを最小限に抑えます
- シェイクアウトは注入後 15 ～ 25 分で発生します。時間ではなく、セクションの厚さごとに時間を測定します。
- 強制冷却はありません。急速焼入れによりシェルに亀裂が入り、薄肉ハウジングに残留応力が誘発されます。
かつて、48 個の同一のピストン ポンプ シリンダー ハウジングを 1 回の加熱で流し込んだことがあります。 6 個のバルブポートの凹部に微小な収縮が見られました。根本的な原因？最後の 12 回の注湯中に取鍋の温度が 7°C 低下しました。現在は、鋳型ごとに注湯温度を記録し、変動が ±10°C を超えるバッチは拒否します。
ステップ 5: 鋳造後の処理 — 表面の完全性が得られるか失われるか
シェル モールディングではニアネット シェイプが得られますが、ネット シェイプではありません。重要なシール面には依然として CNC 加工が必要です。そのため、当社は鋳造と機械加工を 1 つの屋根の下で統合しています。当社の鋳鉄品は、シェイクアウトから横型マシニング センターに直接送られ、中間保管は必要ありません。なぜ？多孔質表面に水分が吸収されると、その後の熱処理中に水素ピンホールが発生します。また、AMS 5387 互換アプリケーション向けの部品へのショット ブラストも避けます。角張った媒体は、コバルト合金ポンプ部品の耐疲労性に必要な表面近くの粒子構造に損傷を与えます。
シェルモールディング鋳造は、砂型鋳造では一貫性が欠如しており、インベストメント鋳造では予算に余裕がない場合に優れています。通常、重量が 0.5 kg ～ 50 kg、年間生産量が 1,000 ～ 50,000 個の部品、ダクタイル鋳鉄、炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケルレジスト合金などの材料に適しています。 QINGDAO QIANGSENYUAN TECHNOLOGY CO., LTDでは、シェル成形を独立したプロセスとしてではなく、検証済みの鋳造-機械加工-仕上げループの1つのノードとして扱います。当社が出荷するすべてのシェルモールド部品には、パターンの焼き付けから最終的な応力除去まで、完全な材料トレーサビリティ、CMM 認定の寸法、文書化された熱履歴が含まれています。このようにして、圧力バルブは 20,000 PSI サイクルにも耐えられます。これにより、ウインチのセンター シャフト ローラーは 10,000 時間後の振れを 0.02 mm 未満に維持します。精度は一度のステップでは達成できません。それは段階的に固定されています。
