インベストメント鋳造の欠陥とは正確には何を意味しますか? さて、インベストメント鋳造欠陥とは、鋳造工程後に鋳物の表面に観察される凹凸を指します。 この記事は、初心者に優しい方法で説明するとともに、インベストメント鋳造業界の将来についての洞察を提供することを目的としています。
1.クラック – インベストメント鋳造における主要な欠陥
インベストメント鋳造における製品の品質に影響を与える最も重大な欠陥は、鋳物における亀裂の形成です。 これらの亀裂は通常、表面上に不規則でギザギザの経路として現れます。 それらの特徴に基づいて、ホットクラックとコールドクラックのいずれかに分類できます。
ホットクラッキング：セラミックシェルモールドの凝固中または凝固直後、鋳物がまだ摂氏1250〜1450度の高温段階にあるとき、鋳物の強度と延性は低く、割れが発生しやすくなります。凝固収縮によるものです。
コールドクラッキング: 鋳物を凝固させてから室温まで連続的に冷却するプロセス。 また、鋳造時に発生する引張応力が鋳物の破壊強度を超えるため、鋳物の形状や寸法が変化する箇所に応力が集中します。
目的
- 鋳造構造システムの設計が不十分で、鋳物の肉厚が不均一で、温度変化によって収縮応力が発生します。
- 注湯ライザーの設計が不適切で、鋳物の収縮を直接妨げています。
- 鋳物の冷却が不均一になる。
- 鋼の化学組成が不十分で、リンなどの有害な元素が高レベルに含まれています。 これにより鋼の冷間脆性が増大し、冷間割れが発生しやすくなります。
解決策
インベストメント鋳造の設計を変更して、断面の大幅な変化を減らし、高温割れを防ぎます。
2.ガス穴
ガス穴は、ほとんどの液体材料が大量の溶解ガスを収容できる冷却プロセス中に形成されます。 金属が凝固するとガスが放出され、鋳物の表面または内部領域に気泡が発生する可能性があります。 これらの気泡は、固体鋳物上に円形の空隙または空洞を形成します。 一般に、鋳造気孔にはピンホール、地下気孔、ブローホールの XNUMX 種類があります。
ピンホール: 名前が示すように、これらは肉眼で見えるピンホールに似た小さな孔で、通常は鋳物の表面または表面の下に現れます。
表面下の細孔: これらはピンホールよりも大きな空隙で、鋳物の内部に位置し、鋳物がさらに加工されるまでは簡単に検出できません。 これらを特定するには、超音波検査、磁粉検査、X線検査などの分析技術が必要です。
ブローホール：鋳物の表面に現れる、目立ちやすい気孔です。
目的
- 金型や中子自体の排気不良。
- 金型コーティング材の品質が悪いため、排気不良が発生します。
- 金型キャビティ表面の錆、洗浄不十分。
- 金型や中子の乾燥が不十分です。
- 鋳造金型の予熱温度が不十分であり、ゲート システムを通じて溶融金属が急速に冷却されます。
Solutions
- 鋳造前に金型を適切に予熱することで、良好なコーティングの通気性が確保されます。
- 原材料は換気の良い乾燥した場所に保管し、使用前に予熱してください。
- 砂の浸透性を高める: 砂が粗いほど、浸透性は高くなります。
- 錆びを防ぐため、モールドとコアは乾燥した場所に保管してください。
- 過度に高い注入温度を避けてください。
3.インクルージョン
介在物は応力を増加させ、鋳物の強度を低下させるため、有害な欠陥です。 介在物は、鋳物中の異物、通常は炉スラグ、フラックススラグ、金属酸化物スラグなどの非金属材料の存在によって生じる可能性があります。 これらの介在物は、鋳物内ではっきりとまたは不鮮明に見える、小さな、丸い、角張った、または不規則な窪みとして現れます。
目的
- 合金の製錬および鋳造プロセス。
- 鋳造の初期段階でワックス型に亀裂が入り、セラミックの破片が型のキャビティに侵入する可能性があります。
- 砂型鋳造では、砂型に金属を入れます。
Solutions
- 後続の問題を回避するには、適切に設計された合金製錬プロセスと鋳造技術を導入します。
- 鋳造前に、ワックス型に異物がないか検査し、溶融金属からスラグ粒子を除去します。
- 適切なフラックス剤を選択してください。
- 金型を洗浄するか、別の成形システムを使用してください。
4.バルジ
バルジは最も一般的な鋳造欠陥の XNUMX つで、隆起や粗い表面などの望ましくない突起を特徴とします。 鋳肌の厚みが規定寸法を超えると、最終製品の寸法変化が生じる場合があります。 これは、鋳造壁の厚さを徐々に増加させることで確認できます。
目的
- 不安定なコアまたは不適切な型締めにより、鋳物の変形が発生します。
- セクションごとに異なる凝固速度。
Solutions
- アルミニウム鋳物は、焼入れプロセスと時効プロセスの間に矯正することができます。
- 熱処理により、鋳鉄部品の残留応力を除去できます。
5.収縮
金属は凝固中に収縮しますが、不均一な収縮によって形状の歪みや鋳物の内部空洞が生じる可能性があります。
XNUMX種類あります:
- 開放収縮：鋳物の表面に発生します。 金属が不均一に収縮すると、金属表面のくぼみや空洞が金型から空気を吸い込む可能性があります。
- 閉じた収縮: これは鋳造品の内部空隙として現れます。 一部の液体金属が他の材料よりも早く冷却されると、収縮気孔率としても知られる収縮が発生します。 角張ったボイドの中には、顕微鏡でしか観察できないものもあります。
- ゆがみ：凝固中または凝固後の鋳物のサイズと形状の変化により、金属に応力が発生し、曲がりが発生します。
Solutions
- 収縮によるボイドの形成を防ぐために、適切な溶融金属を供給します。 あるいは、溶融金属の冷却速度を高めるために、金型に熱伝導率の高い材料を使用します。
- ライザーを備えたゲートおよび注湯システムを使用して、溶融金属を金型に均一に供給します。
- 金型の厚さの狭い部分を広げて、厚い部分に十分な液体金属が確実に届くようにします。
インベストメント鋳造の品質管理および検査技術
鋳造プロセスの高品質管理と資格のある検査技術は、高品質の鋳物の製造を保証する XNUMX つの重要な要素です。 複数の手順が関係しており、それぞれの手順が重要です。
業界で一般的に使用されているいくつかのテクニックを次に示します。
- ワックスパターン検査: 最初のステップでは、インベストメント鋳造用の金型を作成するために使用されるワックス パターンを検査します。 パターンに亀裂、ボイド、寸法の不正確さなどの欠陥がないかチェックされます。
- シェルモールド検査: ワックス パターンをセラミック シェル材料でコーティングした後、鋳型の亀裂、シェルの厚さのばらつき、または鋳造の品質に影響を与える可能性のあるその他の不規則性などの欠陥がないか検査されます。
- 予熱の検証: 溶融金属を型に注入する前に、残留水分やワックスを除去するためにシェルを予熱します。 予熱プロセスは注意深く監視され、適切な温度と時間のパラメーターが満たされていることを確認します。
- 注入および固化の監視: 鋳造プロセス中、適切な温度と注入速度を維持するために、鋳型への溶融金属の注入が監視されます。 さらに、凝固プロセスを観察して、収縮、気孔、介在物などの潜在的な欠陥を特定します。
- 寸法検査: 鋳物が冷えてシェルが取り外されると、最終製品が指定された公差と寸法を満たしていることを確認するために寸法検査が行われます。 正確な測定には、座標測定機 (CMM)、レーザー スキャン、ゲージなどの技術が使用される場合があります。
- 外観検査： 目視検査は、亀裂、ピット、表面仕上げの問題、または鋳物の美観や構造的完全性に影響を与える可能性のあるその他の視覚的欠陥などの表面欠陥を特定するために実行されます。
- 非破壊検査（NDT）: NDT 技術を採用して、鋳物に損傷を与えることなく内部欠陥を検出します。 一般的な NDT 方法には、放射線検査 (X 線またはガンマ線)、超音波検査、磁粉検査、または染料浸透検査が含まれます。
- 機械的試験: 引張強度、硬度、耐衝撃性、疲労特性などの鋳物の機械的特性を評価するために、さまざまな機械的試験が実施されます。 これらのテストは、鋳造品が意図された用途に適合することを確認するのに役立ちます。
- 化学分析: 鋳造に使用される金属の組成を確認するために化学分析が実行されます。 これにより、正しい合金および化学特性が仕様に従って維持されることが保証されます。
- 文書化とトレーサビリティ: 検査プロセス全体を通じて、各ステップを文書化し、トレーサビリティを確保するために詳細な記録が維持されます。 これには、検査結果、認証、材料トレーサビリティ、および講じられた是正措置の記録が含まれます。
特定の品質管理手法は、業界、アプリケーション、顧客の要件によって異なる場合があることに注意してください。 インベストメント鋳造の品質と完全性を確保するには、ASTM インターナショナルやその他の関連組織によって定められた業界標準やガイドラインに従うことが不可欠です。
結論
インベストメント鋳造には複雑なプロセスが含まれており、必然的にエラーが発生します。 各リンクの技術管理が強化されれば、鋳造欠陥の発生は確実に減少します。 不具合発生後は積極的に対応します。
At イーシアホーム、すべてのお客様に品質保証を提供します。 当社の鋳造プロセスでは、部品があらゆる段階で高品質基準を維持していることを保証するために、厳格な検査方法が使用されています。
