カスタムステンレススチール鋳造: 中国高品質の鋳造

1. 導入

ステンレス鋼の鋳造は、腐食抵抗を必要とする業界全体で高性能コンポーネントを作成するために使用される重要な製造プロセスです, 耐久性, および寸法精度.

溶融ステンレス鋼をカスタム設計の金型に注ぐことによって, 複雑な部品は、緊密な許容範囲と優れた表面仕上げで生成できます, 複雑で高強度のアプリケーションにとって理想的なソリューションになる.

鍛造や加工などの他の金属形成方法と比較, ステンレス鋼の鋳造は、設計の自由度を高めます, 材料効率, 低から中程度の生産量への適合性.

その重要性は、エネルギーなどのセクターで成長しています, 自動車, 航空宇宙, 食品加工, および海洋工学, パフォーマンスと寿命は交渉不可能です.

2. ステンレス鋼の鋳造とは何ですか?

ステンレス鋼 鋳造は、溶融ステンレス鋼が金型に注がれて、複雑で高性能コンポーネントを作成する精密金属形成プロセスです。.

ステンレス鋼の耐食性特性と、最新の鋳造技術の寸法精度と設計の柔軟性を組み合わせています.

このプロセスにより、メーカーは複雑な幾何学のある部品を生産することができます, 薄い壁, そして、機械加工または鍛造を通じて達成するのが難しい、または非経済的な細かい表面仕上げ.

ステンレス鋼の鋳造は、さまざまな方法を使用して実行できます, 投資キャスティングを含む, 砂鋳造, シェル型鋳造, パーツサイズに応じて, 形, およびパフォーマンス要件.

オーステナイトなど、幅広いステンレスグレードをサポートしています, マルテンサイト, 二重, そして、降水硬化された鋼 - 強度のために調整された機械的特性を拡大します, タフネス, または耐熱性.

3. 鋳造用の一般的なステンレス鋼グレード

ステンレス鋼の鋳造には、幅広い合金が含まれます, それぞれが特定のパフォーマンス基準を満たすように設計されました.

これらのグレードは、主に微細構造に基づいて分類されます: オーステナイト, マルテンサイト, フェライト, 二重, および降水硬化 (ph) ステンレス鋼.

鋳造用の一般的なステンレス鋼グレード

4. ステンレス鋼の鋳造方法

ステンレス鋼投資鋳造 (ロストワックスキャスト)

インベストメント鋳造 最終的な部分ジオメトリを複製するワックスモデルの作成から始まる精密鋳造技術です.

このワックスパターンは、ワックスツリーに組み立てられています (バッチ処理用) そして繰り返しセラミックスラリーに浸してシェルを構築します.

セラミックが硬化した後, カビ全体がワックスを溶かすために加熱されます (脱線), 中空のセラミック空洞を離れる.

その後、溶融ステンレス鋼が加熱されたシェルに注がれます, 詳細な充填を可能にします.

固まったら, セラミックシェルは壊れています, キャストが掃除されます, 熱処理, 必要に応じて終了しました.

• シェルは高温に耐えることができます, 複雑で薄い壁の鋳物を有効にします.
• 緊密な寸法許容範囲を必要とする部品に共通しています (±0.1 mm), 滑らかな表面仕上げ (RA 3.2-6.3 µm), 複雑な内部機能.

ステンレス鋼の砂鋳造

砂鋳造は、シリカ砂で作られた使い捨て型を利用しています, 通常、粘土または化学バインダーと結合します.

木製または金属のパターンが砂に押し込まれ、負の空洞を形成します. 複雑な内部機能用, 砂コアが挿入されます.

カビの半分は固定されています, 溶融ステンレス鋼はゲーティングシステムを通じて空洞に注がれます.

冷却と固化後, 砂型は壊れています, ラフキャスティングを明らかにします.

• この方法は、サイズと重量の点で非常に柔軟性があります。これは、数キログラムから数トンまでの部品を生産することができます。.
• 許容範囲はゆるいです (±1.5 mm以上), 表面仕上げは粗いです (RA 12.5-25 µm), 多くの場合、ポストマシンが必要です.

ステンレス鋼シェルカビ鋳造

シェル型鋳造 樹脂コーティングを使用した砂型鋳造のバリエーションです。, 細い砂と加熱された金属パターン.

加熱されたパターンは、砂が接触するにつれて樹脂が硬化します, 薄い形を形成します, リジッドシェル (通常、厚さ5〜10 mm).

次に、シェルの半分がパターンから削除されます, 組み立てられました, 溶融ステンレス鋼で満たされています.

冷却後, シェルは壊れています, そして、部分は投資や砂の鋳物と同様に終了します.

• より良い寸法精度を提供します (±0.5 mm) および表面仕上げ (RA 6.3-12.5 µm) 伝統的な砂鋳造よりも.
• 幾何学的にシンプルな部品の中から高さの生産に特に適しています.

ステンレス鋼遠心鋳造

遠心鋳造で, 中空の円筒型は高速で回転します (300–3000 rpm) 溶融金属が注がれています.

遠心力は、溶融金属をカビの壁に向かって外側に押します, 密になります, 気孔率が最小限の細かい構造.

回転軸は水平になる可能性があります (パイプ用) または垂直 (リングまたはギアブランク用).

キャスティングが外面から内側に固化するにつれて, 不純物は内径に向かって強制され、機械加工することができます.

• このプロセスは、方向性固化により、優れた機械的特性と均一な穀物配向をもたらします.
• 高強度を必要とするアプリケーションに最適です, 圧力抵抗, および最小限の包含.

ステンレス鋼の金属型 (永久型) 鋳造

金属型鋳造は、使い捨ての砂またはセラミック型の代わりに、永久鋼または鋳鉄の型を使用します.

溶融ステンレス鋼は、重力によって導入されます, 低圧, または、予熱された金型への真空支援.

金型には、より複雑なジオメトリのための格納式のコアまたは挿入物が含まれる場合があります. 金属が冷えて固化したら, 型が開いています, そして、部品は仕上げのために排出されます.

• 一貫性を生成します, 緊密な耐性を備えた再現性のある結果 (±0.25–0.5 mm) および優れた表面仕上げ (RA 3.2-6.3 µm).
• サイクル時間の速いと労働の減少による中程度から高生産量の経済的.

5. ステンレス鋼の鋳造プロセス: ステップバイステップ (投資キャスティングの例)

1. パターンの作成: ワックスパターン (±0.02 mm許容範囲) 噴射型です; 複数のパターンがワックスツリーに取り付けられています.
2. シェルビルディング: パターンはセラミックスラリーに浸されます (シリカ/アルミナ) そして砂でコーティングされています, 6〜10 mmのシェルを構築するために6〜8回繰り返します.
3. 脱ワックスとシェルの発射: シェルはワックスを溶かすために160〜200°Cに加熱されます (リサイクル), その後、セラミックを強化するために900〜1,050°Cで発射しました.
4. 注ぐ: 溶融ステンレス鋼 (1,450CF8Mの–1,530°C) 多孔度を避けるために重力または真空下でシェルに注がれます.
5. 冷却と固化: 制御された冷却 (空気または水) ホットクラッキングを防ぎます; 凝固時間: 5–30分 (部品サイズによって異なります).
6. ノックアウトとクリーニング: シェルは、ハンマーまたはウォータージェットで粉砕されています; ゲート/ライザーが切断されます, また、部品をサンドブラストしてセラミック残留物を除去します.
7. 熱処理: オーステナイトグレード (CF8, CF8M) 解決策があります (1,050–1,150°C, 水切り) 炭化物を溶解します. マルテンサイトグレード (CA15) 硬さのために消され、和らげられます.
8. 検査: 次元チェック (CMM), NDT (染料浸透剤), および機械的テスト (抗張力) コンプライアンスを確保します.

6. ステンレス鋼の鋳造の表面仕上げオプション

ステンレス鋼の鋳物の表面仕上げは、両方の機能性能にとって重要です (例えば。, 耐食性, 耐摩耗性) そして美的魅力.

仕上げの選択は、アプリケーションに依存します。これは、超滑らかな食品グレードの部品からです, 耐久性の向上を必要とする工業部品への衛生表面.

ショットブラスト

ショットブラストは、高速研磨媒体を使用します (スチールグリット, セラミックビーズ, またはガラス) きれいにしてテクスチャ鋳造表面.

• プロセス: メディアは、圧縮空気または遠心車輪を介して60〜100 m/sで推進されます, 表面汚染物質の除去 (例えば。, 投資鋳造からのセラミック残留) 均一なマットテクスチャを作成します.
• 結果: 表面の粗さ (ra) 3.2〜6.3μm; 塗料の接着を改善します, コーティング, または粉末仕上げ.
• アプリケーション: 産業用バルブ機, ポンプハウジング, テクスチャの表面がコーティング保持に役立つ構造鋳物.

漬物と危険性

これらの化学処理は、不純物を除去し、酸化クロムパッシブ層を安定化することにより、耐食性を高めます.

• 漬物: 硝酸 - ヒドロフルオロ酸溶液を使用して、スケールを溶解します, さび, そして、鋳造面からの無料の鉄. 熱色を除去するために重要です (酸化) 溶接または熱処理された領域から.
• 危険性: 漬物に続きます, 硝酸を使用して、表面酸化物層のクロム含有量を豊かにする, 耐食性の向上. ステンレス鋼のASTM A967に準拠しています.
• 結果: クリーン, RA 1.6〜3.2μmの酸化物を含まない表面; 塩化物環境での孔食を防ぎます (例えば。, 海水).
• アプリケーション: 食品加工装置 (304 キャスティング), 海洋成分 (316 キャスティング), 生体適合性を必要とする医療機器.

エレクトロポリッシング

エレクトロポリッシングは、金属の薄い層を除去する電気化学プロセスです (5–50μm) 鏡のような仕上げを実現するため.

• プロセス: キャスティングは、電解質バスのアノードとして機能します (リン/硫酸), 現在の溶解表面の不規則性.
• 結果: 超滑らかな表面 (RA0.025-0.1μm) 清潔さが改善されているため、微小視覚的な毛穴と隙間 (細菌の成長のための潜在的な部位) 排除されます.
• 利点: 腐食抵抗を30〜50％vsします. 不動態化だけです; 動的アプリケーションの摩擦を減らします (例えば。, スライド部品).
• アプリケーション: 医薬品 (316l鋳物), 手術器具, 粒子の脱落を最小限に抑える必要がある半導体成分.

機械加工と表面耐性

緊密な寸法制御または正確な交配面を必要とする鋳物の場合, 多くの場合、機械加工は仕上げと組み合わされます:

• 旋回/ミリング: 0.1〜1 mmの材料を除去して、±0.01 mmのようなタイトな許容範囲を実現します (例えば。, 漏れた密閉を必要とするバルブシート).
• 研削: 表面研削は、内部で平坦さを実現します 0.005 MM/MおよびRA 0.05–0.1μm, 航空宇宙鋳物の表面を産むために重要です.
• スレッド/タッピング: 正確なスレッドを作成します (ISOメトリックまたはNPT) 鋳造フランジまたはフィッティングで, 配管システムとの互換性を確保します.

その他の仕上げ

• ビーズブラスト: より柔らかいメディアを使用します (ガラスビーズ) ユニフォームを作成するために爆破するよりも, サテン仕上げ (RA1.6-3.2μm) 寸法を変更せずに.
  建築鋳物で一般的です (例えば。, 手すり) 審美的な魅力のために.
• 電気めっき: ニッケルの薄い層を適用します, クロム, または装飾目的または耐摩耗性の強化のための金.
  ハイエンドフィクスチャーで使用されます (例えば。, マリンハードウェア) 外観が重要です.
• レーザー彫刻: 永続的なマーキングを追加します (部品番号, ロゴ) 腐食抵抗を損なうことなく表面をキャストする, 航空宇宙および医療用途のトレーサビリティに不可欠です.

7. ステンレス鋼の鋳造の機械的および物理的特性

8. ステンレス鋼の鋳造の利点

• 複雑なジオメトリ: アンダーカットを生成します, 薄い壁 (投資キャスティングの場合は1 mm以上), および内部空洞 - e.g。, マルチポートデザインのCF8Mバルブボディ.
• 優れた表面仕上げ: 投資キャスティングは、RA 1.6〜3.2μmのAs-Castを達成します, 後処理の減少.
• 材料効率: 70–90％の材料利用と. 30機械加工の–50％, 原材料コストの削減.
• 設計の柔軟性: 一部の統合を有効にします (例えば。, 交換 5 機械加工されたコンポーネント 1 キャストパーツ, アセンブリコストの削減 40%).
• 合金の汎用性: 低コストのグレードと互換性があります 430 高性能に 310 (25cr-20ni) 極度の熱のため.

9. 制限と課題

• より高いコスト: 30合金要素のために炭素鋼の鋳造よりも–50％高価 (例えば。, ニッケルイン 304).
• 長いリードタイム: 投資キャスティングには、ツールと最初の部品には2〜4週間かかります, vs. 1 - 砂鋳造のために2週間.
• 欠陥のリスク: 収縮 (1.5–2.0％のボリューム削減) そして熱いひび割れ (マルテンサイトグレード) 正確なプロセス制御なし.
• 厚いセクションの課題: 冷却が遅いため、50 mm以上のリスクの多孔性; ライザーが必要です (余分な金属貯水池) 溶融鋼を供給する.

10. ステンレス鋼の鋳物の用途

航空宇宙産業

• 部品: タービンブレード, インペラ, エンジンコンポーネント, 構造部品, 排気システム.

自動車産業

• 部品: 排気マニホールド, ターボチャージャーハウジング, ブレーキキャリパー, サスペンションコンポーネント.

化学および石油化学産業

• 部品: バルブ, パンプス, パイプフィッティング, 原子炉コンポーネント, 熱交換器.

食品加工業界

• 部品: ミキサー, バルブ, パンプス, コンベアコンポーネント, 処理装置.

海洋および造船産業

• 部品: プロペラ, シャフト, バルブ, ポンプケース, 海水配管コンポーネント.

発電業界 (核および再生可能エネルギーを含む)

• 部品: タービン成分, バルブボディ, ポンプケース, ジェネレーター部品.

建設と重機

• 部品: 油圧コンポーネント, 掘削部品, 構造鋳物, 持ち上げる機器.

医療および医薬品産業

• 部品: 手術器具, 滅菌装置, ポンプコンポーネント, バルブボディ.

水処理と配管

• 部品: バルブ, パイプフィッティング, ポンプハウジング, フィルターコンポーネント.

産業機械

• 部品: ギア, ハウジング, ベアリングサポート, 機械ベース, 油圧コンポーネント.

11. ステンレス鋼の鋳造対. 鍛造と機械加工

12. 品質管理とテスト

• 非破壊検査 (NDT):

• • X線: 内部多孔性を検出します (圧力容器にとって重要です).
  • 超音波: 厚いセクションで亀裂を識別します (例えば。, 二重パイプフランジ).
  • 染料浸透剤: マルテンサイトバルブの茎の表面欠陥を明らかにします (ASTM E165).

• 寸法検査: CMM (測定機を調整します) 許容値を±0.005 mmに確認します.
• 化学分析: 光学放出分光法 (OES) 合金組成を確認します (例えば。, 18CF8の±1％Cr).
• 機械的テスト: 引張試験 (ASTM A370) 影響テスト (シャルピーv-notch) 強度と靭性を検証します.

13. 結論

ステンレス鋼の鋳造は、複雑さのバランスをとる多用途のプロセスです, 耐食性, コスト, 業界全体で重要なコンポーネントの生産を可能にします.

溶融ステンレス鋼を複雑に変換する能力, 海洋バルブから医療用インプラントまでの高性能部品は、現代の製造業ではかけがえのないものになります.

コストやリードタイムなどの課題は持続します, プロセス制御の進歩 (例えば。, 固化のコンピューターシミュレーション) および物質科学 (例えば。, 高エントロピー合金) その機能を拡大し続けます.

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FAQ

ステンレス鋼の鋳造に最適な方法は何ですか?

部品要件に依存します: 精度のための投資キャスティング (±0.05 mm) と複雑さ; 大規模な砂鋳造, 低コスト部品; パイプなどの円筒形コンポーネントの遠心鋳造.

鋳造ステンレス鋼はどれほど強いですか?

オーステナイトグレード (CF8, CF8M) 550〜650 MPaの引張強度があります; マルテンサイトCA15 (410) リーチ 800 熱処理されたときのMPA; 二重CD4MCUを超えます 690 MPA.

ステンレス鋼を溶接することができます?

はい. オーステナイトグレード (CF8, CF8M) 308Lフィラーでよく溶接します; マルテンサイトグレードには予熱が必要です (200–300°C) ひび割れを避けるために、溶接後のアニーリング.

使用されるCF8Mステンレス鋼鋳物とは何ですか?

CF8M (キャスト 316) 腐食性環境に最適です: 化学処理バルブ, オフショアオイルフィッティング, およびマリンハードウェア, モリブデンが強化した塩化物耐性のおかげで.