溶融金型鋳造あばたやピットは一般的であり、鋳造欠陥を解決するのはより困難です。バックルボックスを注入した後、グラファイトを含むスラリーを注入した後、シェルを局部的に注入した後、特殊なコランダム砂耐火材料を使用して表層を試してください。水冷やその他のプロセス手段を使用してプロセス条件を継続的に改善し、あばたやピット上のブレードの鋳造を克服する効果的な方法を見つけます。
金型鋳造ステンレス鋼の鋳造表面には、孔食、あばた、その他の欠陥が発生する可能性が最も高く、これらの欠陥を改善することはより困難な問題であり、プロセスを改善するための連続プロセスが必要です。
このブレードの内外形は幾何学的に湾曲しており、総面積は303c㎡、最大肉厚は20mm、最薄肉厚は2.8mmです。
ブレード材質は日本グレードSCS1と同様、化学成分（質量分率、%）：C：0.08～0.10（商用要件0.08外）Mn：0.60～0.80、Si：0.20～0.50、Cr：12.0～13.0、Ni :0.4~0.6、Al:0.1~0.3、P:0.04、S:0.03。
インベストメント鋳造によるフルシリカゾルプロセスによるガスブレード鋳造品の試作で、孔食、孔食欠陥が見つかりました。 このような欠陥には鋳造プロセスのリンク システムが関係していることが多いため、プロセスの改善を継続し、問題を継続的に分析し、実践し、問題を解決する方法を見つける必要があります。
P私たちのシステム設計
ガスエンジンブレードの局所的な肉厚は比較的異なりますが、全体としては薄肉部分に属します。 分析の結果、ブレードのプロセスプログラムは、ゲート内の底部射出タイプのスリット、ブレード上部の肉厚、水平スプルーが接続されており、相補収縮を促進するために強い垂直方向の圧力を形成しています。
生産実践後、システム鋳造を使用したブレード鋳物の生産では内部欠陥は見られず、注湯システムのプロセス設計が合理的で実現可能であることが証明されました。 あばた、あばた欠陥を解決するために、殻から、焙煎、注ぐなどの生産リンクも開始します。
耐火物嗜好性試験
ジルコンサンド素材は良否の区別が難しい
ブレードの最初のシェル製造プロセスは次のとおりです。シリカゾルとジルコニア粉末の表面層の粉末と液体の質量比は3.4：1、スラリー粘度値は40〜42s、ジルコニア砂を散布します。 1100番目と1650番目の層は、ムライト粉末スラリーを使用し、ムライト砂を散布してプレウェットを行います。 1670 番目と XNUMX 番目の層はムライト素材を使用し、プリウェットを行わない。 最後にムライトスラリーで密封します。 モールドシェルの焙煎温度はXNUMX℃。 注湯温度XNUMX～XNUMX℃、リフトパッケージ注湯。
数回のテスト鋳造の後、ブレードにはあばたやピットの欠陥が常に深刻に存在し、分析機器が不足していたため、ジルコンサンドの具体的な化学組成を知ることが困難であったため、ジルコンサンド素材に問題があるのではないかと疑い始めました。ジルコンサンドの材質、品質管理の基礎はサプライヤーの紙の「保証」にのみ基づいています。 その結果、別のルートでジルコニアパウダーとジルコニアサンドを購入し、新たにスラリーを調製し、シェルを作り、本来のプロセスに従ってローストして流し込み、孔食やあばたは減少しましたが、完全に除去することはできませんでした。 明らかに、ジルコンサンド材料の組成は基準を満たしておらず、これが鋳物の品質に影響を与える原因の XNUMX つです。
長年にわたり、フェイスシェルの製造にジルコニア砂材料を使用することは主流のプロセスになってきましたが、ジルコニア砂材料市場における現在の不規則性の傾向に注意することが重要です。 ジルコニアサンド素材を使用する場合は、その成分が規格に適合しているかどうかに注意してください。 ジルコンサンド中の ZrO2 含有量が 65% 未満で、Ca、Mg、K、Na の酸化物が含まれる場合、耐火性は急激に低下し、ジルコンにはあばたや穴欠陥を引き起こす Fe が含まれており、これが鋳造業界のコンセンサスとなっています。労働者。
Siについて言えば、ジルコンはZrO2-Si2二相鉱物であり、高温で分解して非晶質SiO2を沈殿させます。またはZrO2-SiO2「シリコン沈殿」と呼ばれます。このような酸化物はかなり高い活性を持ち、一部の重金属元素と化学的に反応します。金属の液状化、鋳肌のあばた等が原因の一つとなります。 シェルの表面は、低品質のジルコニウム石英粉末スラリー XNUMX 個を散在させたジルコニウム石英砂でできており、焙煎前後のコーティング密度は状況に応じて異なります。
ジルコニウムサンド素材の国内航空基準ではSiO2含有量は規定されていないが、米国ではSiO2が不純物として規定されており、シリコンは33.02%を超えてはならず、Fe2O3は0.03%を超えてはならず（国内基準は1/10）、Al2O3は超えてはならない1.6%、TiO2 は 0.25% を超えてはなりません。 刃の加工改善の実践から経験、ジルコニウムの材質のグレード、産地や価格の違い、性能や効果にはかなりの違いがあります。
近年、ヨーロッパと米国の先進国は、シェルの性能を部分的または完全に向上させ、表面品質をさらに向上させるために、シェル材料のケイ酸ジルコニウムの使用を大幅に削減し、溶融シリカおよび電気溶融コランダムの使用に直面しています。鋳物の場合、この情報はこのテストと一致します。
コランダム素材の利点が浮き彫りになります。
数年前、当社はケイ酸エチル加水分解溶液XNUMX個のコランダム粉末を使用し、表面層に白いコランダム砂を散布し、裏面層に茶色のコランダム砂を散布して、高温合金の航空製品と精密軍事製品の生産を行いました。効果は非常に優れているため、コランダムインベストメント鋳造に使用される材料は非常に楽観的です。 ジルコンサンド素材のフェースはケースのブレード素材の特性に適合しないため、第二工程テストではコランダム素材を選択することにしました。
第二シェル工程は以下の通りです：シリカゾル+特殊白色コランダム粉末、粉液質量比3.15:1のスラリー表層、粘度値33～36s、砂散布表層80～120特殊な白いコランダム砂をメッシュします。 17番目の層は、粘度18〜80秒のスラリーの最初の層を使用して、100〜18メッシュの特殊な白いコランダム砂を振りかけてプレウェットを行います。 19番目の層は、粘度40〜70秒のスラリーの最初の層を使用して、18〜19メッシュの特殊な白いコランダム砂を振りかけてプレウェットを行います。 19番目の層は、粘度40〜70秒30秒のスラリーの最初の層を使用してプレウェットを行い、60〜14メッシュの特殊な白いコランダム砂を振りかけます。 16番目の層は事前湿潤を行わず、ムライトスラリーを使用し、30〜XNUMXメッシュのムライト砂を振りかけます。 第５の層は、事前湿潤を行わず、ムライトスラリー、粘度１４秒、１６〜３０メッシュのムライト砂を散布する。 ムライトスラリーで層をシールします。
注湯後のプロセス スキームでは、ブレード肉厚の最も厚い局所の相補的な収縮ゲート位置にのみ、少量のあばたが現れます。図 2-22 を参照してください。 明らかに、欠陥に対してジルコニウム合金材料ベースのプロセスを使用すると、大幅な改善が見られます。 実験のこの時点で、プロセス改善の実践において XNUMX つの新しい洞察が得られました。
一方で、α-Al2O3 電融白色コランダムは、高温ではアルカリ性または中性であり、酸や塩基の作用に対して強い耐性があり、酸化剤、還元剤、金属液体の作用下でも変化せず、優れた化学的安定性を持ち、金属液体の酸化を抑制します。
一方、ムライト中の不純物 Fe2O3、活性金属酸化物 CaO、MgO、アルカリ酸化物 NK2O、TiO2 は反対層への浸透が強く、鋳物の表面品質を劣化させます。
酸化条件改善試験
注いだ後の廃ワックスが溜まったボタンボックス。
あばたやあばた欠陥の発生は、一般に、金属液体とコーティングの間の化学反応の観点から問題を分析し、関連するプロセス対策を講じます。
表層にジルコニアサンド材を使用する最初の工程では、SCS1材の液相線が高く、刃肉厚が薄く、鋳込み温度が高くなる必然性があり、孔食やポックマークが発生しやすいため、鋳込み後、バックルボックスの廃ワックス改善対策の実施。 方法は、モールドシェル２組を箱とし、その上に廃ワックスチップ５０ｇを散布し、鉄箱を逆さまにしてシェルを密閉し、一酸化炭素還元雰囲気中で徐冷する。
第二工程では、表層に特殊コランダム素材を使用する場合、上記と同様にバックルボックスに廃ワックスを投入する試験も行った。
実践により、バックルボックスとワックスのイニシアチブ、同様の SCS1 ステンレス鋼のブレード表面の低炭素含有量により、孔食、あばた効果が非常に少ないことが証明されました。
Rグラファイトを含む強化層スラリー。
理論的には、鋳造シェルの後、鋳造表面の微細化と欠陥の防止に還元雰囲気を適用することが有益です。 「ワックス付きバックルボックス」対策は継続的なプロセス改善にはほとんど効果がありませんが、それでも「グラファイト付きスラリー」テストは実施しました。
最初のシェリングプロセスでは、質量分率5％の黒鉛をムライトスラリーの第270層に加えてよく撹拌しました。黒鉛粉末の粒径は320〜XNUMXメッシュであったため、ムライトスラリーとよく混ざりました。スラリーには塊、沈殿、反応はなく、コーティングへの影響はなく、粘度値の測定を妨げませんでした。 ２回目のシェル作製工程では、３層目の特殊コランダム粉末スラリーにも黒鉛粉末を添加しており、スラリーの性状は上記と同様であった。
実際に鋳造試験を行った結果、「スラリーに黒鉛を添加する」という方法では、ピッチングやポックマーク欠陥の改善効果はほとんどないことが分かりました。 当社では「ワックス入りバックルボックス」と「グラファイト入りスラリー」方式を同時に採用しておりますが、品質検査の結果、ブレード表面のピッチングやあばた欠陥の除去効果はまだ非常にわずかです。
C試験を改善するための潤滑条件
酸化状態改善試験後は、他の側面からも欠陥問題を考えてください。 3番目のシェルプロセスでは、最初のXNUMX層でコーティングされたコランダム素材を使用することで、ピッチングやポックマークの欠陥が大幅に減少し、ブレードの最も厚い部分と収縮ゲート近くの下部に少量の濃度が集中するだけです。これは局所的な過熱が原因であることは明らかですが、ブレードの肉厚の違いに注意して厚肉部分の冷却状態を改善した場合、どのような効果が得られるかはわかりません。
To 送風冷却部の厚い壁。
引き続き3番目のシェルプロセスを使用し、シェルの最初の48層でコーティングされた特別なコランダム素材を使用し、1mmのゴムチューブを圧縮空気に注入し、ブレードの最も厚い部分に向けて空気を吹き込み、局所的な強制冷却を行います。時間XNUMX分
ブレードの鋳造品質検査では、肉厚の部分に孔食やあばたが非常に少ないことが示されています。 効果を改善するために孔食やあばた状の欠陥に冷却を吹き付けますが、欠陥はまだブレードの最も厚い部分にあり、問題は完全には解決されていません。
注湯後、水を噴霧して厚肉部を冷却します。
局所強制冷却のアイデアを検証した後、さらに水噴霧冷却方式を採用して試験を行いました。 水道水にΦ8のゴム管を入れて、最も厚い翼殻部分を狙って散水し、局所的な強制冷却強度を高め、散水時間1分。
ブレード鋳物の品質検査では、ブレードの凹面、凸面、特に厚肉部分のあばたやピットが完全に除去され、あばたやピットの欠陥に起因するスクラップ率がゼロになっていることがわかります。
プロセス改善の結果
ブレードのあばた欠陥を通じて作業習慣を改善し続け、製品の部品のさまざまな構造特性に応じて、問題の本質を分析するのが得意になり、伝統的なプロセス方法にあえて疑問を持ち、挑戦するという著者の経験、問題の解決に役立つだけでなく、回り道も少なくなります。
この溶融ダイカストでは、表面層、XNUMX 層、または XNUMX 層のシェル耐火物を高純度コランダムを選択し、局所冷却対策を講じることで、注入システムの設計を変更し、最終的に特殊な問題を完全に解決できます。マルテンサイト系ステンレス鋼のブレード鋳造あばた、あばた鋳造欠陥。
