スーパーアロイキャスティングの分野のベテランのサプライヤーとして、私は製造プロセス中に発生する精度と不完全性の間の複雑なダンスを直接目撃しました。例外的な強度、高温に対する抵抗、耐食性で知られる超合金は、などのアプリケーションで重要ですタービンブレードそしてノズルガイドベイン。しかし、私たちの最善の努力にもかかわらず、特定の欠陥が依然として出現する可能性があります。このブログでは、スーパーアロイ鋳造の最も一般的な欠陥のいくつかを掘り下げ、それらの原因と潜在的な解決策を探ります。
気孔率
気孔率は、超合金鋳造で最も一般的な欠陥の1つです。鋳造素材内に小さな空洞またはボイドが存在することを指します。これらの細孔は、強度や疲労抵抗など、鋳造の機械的特性を大幅に減らすことができます。気孔率、収縮の多孔度、微量多孔性など、いくつかの種類の多孔性があります。
ガス気孔率
固化中にガスが溶融金属内に閉じ込められている場合、ガスの多孔度が発生します。これは、溶融金属の不十分な脱ガス、不適切なカビの通気、またはカビやコア材料の水分の存在など、さまざまな要因のために発生する可能性があります。ガスの多孔性を防ぐためには、鋳造前に溶融金属の適切な脱気を確保することが不可欠です。これは、真空融解や脱ガス剤の使用などの技術を通じて達成できます。さらに、鋳造プロセス中にガスの脱出を可能にするために、適切なカビベントを設計する必要があります。
収縮気孔率
収縮の多孔性は、溶融金属が固まるにつれて溶融金属の収縮によって引き起こされます。金属が冷えられると、ボリュームが失われ、収縮によって生じるスペースを満たすのに十分な溶融金属がなければ、ボイドは形成できます。このタイプの多孔度は、厚いセクションまたは複雑な形状を備えた鋳造の領域でしばしば見られます。収縮の多孔性を最小限に抑えるために、ゲーティングとライザーシステムを設計して、固化領域に溶融金属を継続的に供給するように設計できます。さらに、悪寒または冷却プレートの使用は、凝固速度を制御し、収縮の多孔性の可能性を減らすのに役立ちます。
微量多孔性
微量多孔性とは、通常、サイズが100マイクロメートル未満の小さく分散した細孔を指します。これらの細孔は、検出が難しく、鋳造の機械的特性に大きな影響を与える可能性があります。微量多孔性は、合金組成、凝固速度、不純物の存在など、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。微量体重を減らすには、合金組成を制御し、適切な融解と鋳造の実践を確保することが重要です。さらに、熱処理を使用して、鋳造の微細構造を改善し、微量体の存在を減らすことができます。
ひび割れ
亀裂は、超合金鋳造におけるもう1つの一般的な欠陥です。それらは、鋳造プロセス中、またはその後の熱処理または機械加工操作中に発生する可能性があります。亀裂は、鋳造の強度と完全性を大幅に減らし、早期の失敗につながる可能性があります。熱い亀裂、冷たい亀裂、疲労亀裂など、いくつかのタイプの亀裂があります。
ホットクラック
凝固亀裂とも呼ばれる熱い亀裂は、溶融金属が半固体状態にあるときに固化プロセス中に発生します。これらの亀裂は、通常、不均一な冷却または収縮による鋳物の高いストレスによって引き起こされます。固化速度を制御し、適切な金型設計を確保することにより、熱い亀裂を防ぐことができます。さらに、予熱または加熱後のテクニックの使用は、鋳造の熱応力を軽減し、熱い亀裂を防ぐのに役立ちます。
冷たい亀裂
鋳造が固化し、室温まで冷却された後に冷たい亀裂が発生します。これらの亀裂は、通常、不適切な熱処理または機械加工操作による鋳造の残留応力によって引き起こされます。鋳物の適切な熱処理を確保するために、残留ストレスを緩和するために、冷たい亀裂を防ぐことができます。さらに、鋳造に新しいストレスを導入しないようにするために、慎重な機械加工慣行を使用する必要があります。
疲労亀裂
疲労亀裂は、周期的な負荷条件下で発生し、鋳造の早期故障につながる可能性があります。これらの亀裂は通常、ノッチや表面欠陥などのストレス集中点で開始され、時間の経過とともに伝播します。疲労亀裂を防ぐために、ストレス集中を減らすために滑らかな表面と丸い角でキャストを設計することが重要です。さらに、適切な表面仕上げと熱処理は、鋳造の疲労抵抗を改善するのに役立ちます。
インクルージョン
包含物は、鋳造素材に閉じ込められている外来粒子です。これらの粒子は金属または非金属のいずれかであり、鋳造の機械的特性に大きな影響を与える可能性があります。包含物はストレス集中点を引き起こす可能性があり、これが亀裂の開始と伝播につながる可能性があります。酸化物包含物、硫化物包含物、スラグ包含物など、いくつかのタイプの包含物があります。
酸化物包含
酸素包有物は、溶融または鋳造プロセス中に酸素が溶融金属と反応するときに形成されます。これらの包含物は、不適切な融解慣行、炉の大気中の酸素の存在、または汚染された原材料の使用など、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。酸化物の包含を防ぐためには、保護雰囲気や真空融解の使用など、適切な融解慣行を確保することが不可欠です。さらに、高品質の原材料の使用と融解装置の適切な洗浄は、酸化物包含物の存在を減らすのに役立ちます。
硫化物包含
硫化物が融解または鋳造プロセス中に溶融金属と反応すると、硫化物包有物が形成されます。これらの包含物は、原材料に硫黄が存在するか、硫黄含有フラックスの使用によって引き起こされる可能性があります。硫化物の包含を防ぐには、原材料の硫黄含有量を制御し、硫黄含有フラックスの使用を避けることが重要です。
スラグ包含
スラグ包有物は、融解プロセスの副産物であるスラグが鋳造素材に閉じ込められている場合に形成されます。これらの包含物は、融解または鋳造プロセス中の不適切なスラグの除去によって引き起こされる可能性があります。スラグの包含を防ぐためには、スキミングやスラグトラップの使用など、適切なスラグ除去技術を確保することが不可欠です。
表面欠陥
表面欠陥は、超合金鋳造におけるもう1つの一般的な問題です。これらの欠陥には、粗い表面、砂の包含物、表面亀裂が含まれます。表面の欠陥は、鋳造の外観と性能に影響を与える可能性があり、腐食や摩耗の問題にもつながる可能性があります。
粗い表面
粗い表面は、不適切なカビの表面仕上げ、金型での粗い砂の使用、鋳造プロセス中の過度の乱流など、さまざまな要因によって引き起こされる可能性があります。滑らかな表面仕上げを実現するには、高品質の金型材料を使用して、適切なカビの表面の準備を確保することが重要です。さらに、溶融金属の流れを制御するためにゲーティングおよびライザーシステムを使用することは、乱流を減らし、粗い表面を防ぐのに役立ちます。
砂の包含
砂の包有物は、カビまたはコアからの砂粒子が鋳造物質に閉じ込められているときに発生します。これらの包含物は、不適切な砂の圧縮や低品質の砂の使用など、不適切なカビやコア製造慣行によって引き起こされる可能性があります。砂の包含を防ぐためには、高品質の砂や適切な圧縮方法の使用など、適切なカビとコア製造技術を確保することが不可欠です。
表面亀裂
表面亀裂は、熱応力、機械的応力、表面欠陥など、さまざまな要因のために発生する可能性があります。表面亀裂を防ぐために、鋳造およびその後の処理操作中の鋳造の熱応力と機械的応力を制御することが重要です。さらに、適切な表面仕上げと検査は、問題になる前に表面亀裂を検出および修復するのに役立ちます。
結論
結論として、超合金鋳造は複雑なプロセスであり、高品質の鋳物の生産を確保するために細部に注意を払う必要があります。多孔性、亀裂、包含、表面欠陥などの欠陥は発生する可能性がありますが、適切なプロセス制御、材料の選択、品質保証測定により最小限に抑えることができます。スーパーアロイキャスティングサプライヤーとして、私はお客様に可能な限り最高の鋳造物を提供することにコミットしています。あなたがあなたのために超合金鋳造を必要としているならタービンブレードまたはノズルガイドベインアプリケーションでは、特定の要件について話し合うために私たちに連絡することをお勧めします。キャスティングプロジェクトの最良の結果を達成するのに役立つ専門知識と経験があります。
参照
- キャンベル、J。（2003）。キャスティング。 Butterworth-Heinemann。
- デイビス、JR（編）。 （2000）。スーパーアロイ：技術ガイド。 ASM International。
- フレミングス、MC（1974）。固化処理。マグロウヒル。