ステンレス鋼投資鋳造

1. 導入

ステンレス鋼投資鋳造, 精密鋳造または失われたワックス鋳造としても知られています, 複雑な生産に使用される非常に正確で汎用性の高い製造方法です, 緊密な耐性と優れた表面仕上げを備えた高性能コンポーネント.

それは、次元の精度である現代の産業用途で重要な役割を果たしています, 物質的な完全性, 腐食抵抗が不可欠です.

軽量の需要として, 耐久性, そして、航空宇宙のような産業では、複雑な形の部品が成長し続けています, 医学, 石油化学, 食品加工, ステンレス鋼の投資キャスティングはますます貴重になっています.

このプロセスにより、メーカーは機械加工を最小限に抑えながら、ネット字型のステンレス鋼部品を作成できます。, 材料廃棄物, アセンブリの複雑さ.

2. 投資キャスティングとは何ですか?

インベストメント鋳造 - 失われたワックスまたは精密キャスティングとしても知られています。これは、使い捨てのワックスパターンが多層セラミックシェルに囲まれている金属形成プロセスです。.

シェルが硬化したら, ワックスは溶けてしまいます (「失われたワックス」), 溶融金属が注がれる正確な空洞を残す.

固化後, セラミックシェルは壊れて、元のワックスジオメトリを忠実に複製する金属部分を明らかにします.

3. 投資キャスティングにステンレス鋼を使用する理由?

ステンレス鋼 例外的な機械的性能を組み合わせます, 耐食性, そして美的性質, 精密投資鋳造のための最も汎用性が高く信頼できる材料の1つになります.

未解決の腐食抵抗

• 受動的な酸化物層: すべてのステンレス鋼は薄いものを形成します, 過酷な環境でも錆や染色を防ぐ自己癒しのクロム酸化物表面層.
• ピッティング抵抗: 316Lや二重などのグレード 2205 高い孔食抵抗相当の数値を示します (木材) 25以上の, 塩化物が豊富な培地での長いサービスの寿命を確保する (例えば。, 海水, 塩水).
• 化学互換性: 広いpH範囲に耐性があります (2–13), 化学処理での使用を可能にします, 食べ物と飲み物, 特別なコーティングのない医薬品用途.

高強度と靭性

• 広い強度スペクトル:

• • オーステナイトグレード (304l, 316l): 引張強度480〜600 MPa; 降伏強度200〜300 MPa.
  • 沈殿型合金 (17-4ph): 緊張強度 1,300 老化した治療後のMPA.
  • マルテンサイトグレード (410, 420): の降伏強度を達成するために熱処理できます 800 MPA以上.

• 優れたタフネス: 極低温またはサブゼロアプリケーションでも, オーステナイトのステンレス鋼は、上記の衝撃靭性を維持しています 80 j –196°Cで.

精密キャスティング互換性

• 流動性と融解範囲: ステンレス鋼が溶けます 1,350 °Cおよび 1,500 °C, セラミックシェル材料でシームレスに動作する安定した注入窓を提供する.
• 寸法精度: ±0.1 mmあたりのタイトな許容範囲を達成します 100 名目上の寸法のmm, 正確な適合または複雑な機能を必要とするコンポーネントに最適です.
• 表面仕上げ: 典型的なAS -CastフィニッシュはRA 1.6〜3.2μmに到達します, 二次研磨の必要性を削減または排除する.

4. ステンレス鋼投資鋳造のステップバイステッププロセス

投資キャスティングワークフローは、6つの主要な段階で構成されています, それぞれが慎重に制御され、寸法の精度を確保します, 表面の品質, および冶金の完全性.

4.1 ワックスパターンの作成

ダイデザイン & 製造

• 精密鋼のダイはCNCミルドされており、最終部分のジオメトリを反映しています, 収縮を考慮します (通常1.5–2 % ステンレス鋼用).

ワックスインジェクション

• 溶融ワックス (パラフィンは可塑剤とブレンドします) 圧力下で注入されます (4–6バー) ダイに, 下の空洞を埋める 2 秒.
• ターゲットの寸法変動: ±0.03 mmあたり 25 mm.

パターン品質チェック

• ボイドの目視検査, フラッシュ, または編み物.
• 重量検証: 各パターンの質量は、収量と処理の一貫性を追跡するために記録されます.

4.2 ワックスパターンのアセンブリ

パターンツリー

• 個々のワックスパターンは、中央のワックススプルーバーに「接ぎ木」され、木を形成します, 金属飼料の最適化と乱流の最小化.
• 典型的なツリーサイズ: 10–50パターン, 部品サイズと炉容量に応じて.

ゲートとランナーのデザイン

• 乱流と充填速度のバランスをとるためのサイズのゲート交差セクション (以下のレイノルズの数字を目指しています 500).
• ホットタップゲートまたは毎日燃えているゲートは乱流と空気の閉じ込めを減らします.

4.3 シェルビルディング (セラミックスラリーとスタッコ)

最初の浸漬 (プライムコート)

• 細かい耐火スラリー (粒子サイズ5〜10 µm) ワックスツリーをコートして細かい詳細をキャプチャします.

スタッコアプリケーション

• シリカまたはジルコンの砂 (40–80 µm) 補強のためにウェットプライムコートの上に置かれています.

後続のコート

• 合計5〜8層の代替スラリーとスタッコ, シェルの厚さを6〜10 mmに構築します.
• コート間の乾燥時間: 15–30分20〜25°Cおよび40〜60分 % 相対湿度.

最終コーティング

• より粗い外層 (150–250 µm粒子) 取り扱いと注入中に機械的保護を提供します.

4.4 脱線 (失われたワックス)

オートクレーブデワックス

• 120〜150°Cでの急速な蒸気サイクルと2〜5 barの圧力1〜2分間、ワックスの大部分を溶かします.

オーブンベイクアウト

• シェルは、残留ワックスと水分を除去するために、200〜250°Cのオーブンに2〜4時間移します.

ワックス回復

• 溶けたワックスが収集されます, フィルタリング, ワックスインジェクションシステムにリサイクルされました, 達成する 95% 再利用.

4.5 溶融ステンレス鋼を予熱して注ぐ

シェル予熱

• シェルアセンブリは、セラミックを焼くために1,000〜1,200°Cで1〜3時間焼きます, 湿気を駆動します, そして、熱ショックを減らします.

える炉

• 誘導または電気ARC炉1,400〜1,550°Cにステンレス電荷金属を溶かします, 合金に応じて (例えば。, 316l〜1,450°Cで).

注ぐ

• 重力を注ぐ, 真空アシスト, または、低圧技術が制御された速度でカビを埋めます (20–50 cm/sカビ速度) 乱流を最小限に抑えるため.
• シェルあたりの典型的な注ぎ重量: 10–250 kgの溶融金属.

4.6 シェル除去, 仕上げ

ステンレス鋼が完全に固化したら, セラミックシェルは、サンドブラストなどの機械的方法を通じて除去されます, ウォータージェット, または振動仕上げ.

場合によっては, 化学溶解は、複雑な幾何学に使用される場合があります.

シェル除去後, キャスティングは仕上げ操作に進みます, 通常、Sprueシステムの除去が含まれます, 表面研削, 希望の表面品質を実現するために研磨します.

強度などの機械的特性を強化するために、熱処理を適用することができます, 硬度, または腐食抵抗, 使用する合金に応じて.

その後、精密CNC加工を使用して、緊密な寸法公差を満たすために使用されます, 特に重要な表面または交尾インターフェイスで.

5. ステンレス鋼投資鋳造の技術的利点

ステンレス鋼投資キャスティングは、精度のユニークな組み合わせを提供します, パフォーマンス, と経済. 以下は、その主要な技術的利点です:

例外的な寸法精度

• ±0.1 mmあたりの典型的な公差 100 名目上の寸法のMMを有効にします。.
• 一貫したパターンの複製と制御されたシェルの厚さは、生産全体で再現性を確保します.

優れた表面仕上げ

• RA 1.6〜3.2μmの範囲のAs -Castの表面粗さは、サービスまたは軽量化の準備ができている滑らかな成分を生成します.
• 細かいセラミックプライムコートは、複雑なディテールと鋭いエッジをキャプチャします, キャスト後の研削とバフの削減.

複雑なジオメトリ機能

• 薄い壁を生産する能力 0.6 mm, 内部空洞, アンダーカット, コアのないネガティブドラフト.
• 複数の部品または機能の統合を単一のキャストに促進する, アセンブリステップと潜在的な漏れパスの削減.

高い材料の利用と収量

• ワックスパターンとセラミックシェルは完全に再生可能です, ワックスの再利用率を超えています 95 %.
• 85〜95の典型的な金属収量 % 減算プロセスと比較してスクラップを最小化します.

広い合金の互換性

• 幅広いスペクトルのステンレスグレードを正常にキャストします 304/316 17〜4時4分時の降水耐降水と二重2205へのオーステナイト - テーラード腐食抵抗を提供する, 強さ, とタフネス.
• 均一な微細構造と制御された冷却は分離を防ぎます, 一貫した機械的特性を確保します.

中から高量の費用対効果

• ツーリングコスト (ワックスダイとセラミックパターンツール) 数百から数万の部品の生産走行中に償却されます, パートごとの運転コストは、バーストックからの機械加工のコストを下回る.
• 二次操作の削減 (溶接, 組み立て, 広範な機械加工) さらに総製造費が低くなります.

複雑な部品のリードタイムが短い

• CADの承認から、わずか4〜6週間での最初の生産鋳造まで, 幾何学的に複雑なコンポーネントのカスタム加工または鍛造を上回ります.
• 自動化されたシェルビルディングおよび脱ワックスシステムは、迅速にサポートされます, 繰り返し可能なサイクル時間.

機械性能の向上

• ニアネットの形状の注ぎは、ストレス濃縮器と機械加工作業の硬化を最小限に抑える, 疲労寿命の改善.
• オプションでは、熱処理と組み合わされます (ソリューションアニーリング, エージング) 硬さを微調整します, 降伏強度, とタフネス.

6. ステンレス鋼の投資鋳物の設計ガイドライン

ステンレス鋼の投資キャスティング用の部品を設計するとき, 実証済みのガイドラインに従うことで、信頼できるカビの充填が保証されます, 健全な冶金, キャスト後の最小限の洗練.

7. 投資キャスティングにおける一般的なステンレス鋼のグレード

ステンレス鋼の投資キャスティングは、業界全体で多様なアプリケーションの需要を満たすために、幅広い合金グレードをサポートしています.

各グレードは、機械的特性のユニークな組み合わせを提供します, 耐食性, 熱処理能力.

8. キャスティング後のプロセスと仕上げオプション

キャスティング後の操作は、生のステンレス鋼投資のキャスティングを高性能に変換するのに不可欠です, 精密成分.

これらのプロセスは、次元の精度を改善します, 表面の品質, 機械的特性, 鋳造が機能的要件と規制要件を満たしていることを確認してください.

熱処理

熱処理は、強度を改善するためにステンレス鋼の鋳物にしばしば適用されます, 硬度, 延性, および腐食抵抗. 特定の治療は、合金の種類に依存します:

• オーステナイトステンレス鋼 (例えば。, 304, 316):

• • ソリューションアニーリング (1,040–1,120°C): 炭化クロムを溶解します, 穀物構造を改良します, 腐食抵抗を改善します.
  • 迅速な消光: 感作と顆粒間腐食を防ぎます.

• マルテンサイトステンレス鋼 (例えば。, 410, 420):

• • 硬化と抑制 (950–1,050°C): 硬度と引張強度を高めます.
  • 焼き戻し: 丈夫さを調整し、硬化後に脆性を低下させます.

• 降水硬化鋼 (例えば。, 17-4ph):

• • 老化治療 (例えば。, H900, H1025): 銅が豊富な段階の制御された降水量を介して降伏強度と硬度を改善する.

表面処理

表面仕上げは外観を強化します, 清潔さ, 鋳造の腐食抵抗. 一般的な治療法には含まれます:

• 漬物

• • 酸溶液を使用して表面酸化物とスケールを除去します (通常、硝酸およびフッ化水素酸).
  • 不動態化やエレクトロポリッシングのためのキャスティングを準備します.

• 危険性

• • 安定したクロム酸化物層を形成することにより、耐食性を強化します.
  • 通常、硝酸またはクエン酸バスを使用して行われます.

• エレクトロポリッシング

• • マイクロローフを除去することにより表面を滑らかにし、明るくする陽極溶解プロセス.
  • 衛生に最適です, 医学, および食品グレードのアプリケーション.

• ショットブラスト / サンドブラスト

• • セラミックシェル残留物を機械的に除去します, 酸化, および表面欠陥.
  • 研磨またはコーティングの前の事前にフィニッシュステップとして一般的に使用される.

CNCの機械加工と寸法仕上げ

投資キャスティングは、ほぼネットの形の精度を達成しますが, いくつかの重要な表面または許容範囲は、マシン後に必要になる場合があります.

• CNCフライス加工 / 旋回

• • 緊密な許容範囲を達成するために使用されます (例えば。, ±0.01 mm) スレッド上で精密な表面が終了します, ボア, または顔をシーリングします.
  • 交配部品やアセンブリにとって特に重要です.

• 研削 & 研磨

• • 美学を改善するために適用されます, 平坦さ, または、めっきまたは溶接用に部品を準備します.
  • 要件に応じて、ミラーまたはサテンの仕上げを実現できます.

検査と品質管理

すべての仕上げプロセスの後, 鋳物は、仕様と信頼性の基準に順応するために厳格な検査を受けます.

• 寸法検査

• • ツール: CMM (測定機を調整します), デジタルキャリパー, ゲージ
  • 重要な許容範囲をチェックします, 同心, とジオメトリ.

• 非破壊検査 (NDT)

• • 目視検査 (VT): 表面の欠陥と欠陥
  • 染料浸透試験 (pt): 表面亀裂と多孔性
  • X線撮影テスト (Rt): 内部ボイドと包含
  • 超音波検査 (ut): 厚いセクションの地下の欠陥
  • 磁気粒子試験 (山): 強磁性マルテンサイトグレードの場合

• 機械的プロパティテスト (必要に応じて)

• • 引張, インパクト, 硬度, ASTM標準に従って伸長テスト.

9. ステンレス鋼の投資鋳物のアプリケーション

ステンレス鋼の投資鋳造物は、精度がある幅広い産業で使用されています, 耐久性, 腐食抵抗は重要です.

緊密な許容範囲と優れた表面仕上げを備えた複雑な形状を生成する機能により、このプロセスは高性能コンポーネントにとって特に価値があります.

航空宇宙産業

• タービンブレード
• エンジンハウジング
• 燃料システムコンポーネント
• 着陸装置ブラケット

なぜ投資キャスティング?

航空宇宙のステンレス鋼鋳物は、高温に耐えなければなりません, 機械的ストレス, および腐食性環境.

投資キャスティングにより、軽量の生産が可能になります, マシン後の最小限の複雑なジオメトリ, パフォーマンスと燃料効率に不可欠です.

医療および歯科産業

• 手術器具
• 整形外科インプラント (ヒップステム, 骨スクリュー)
• 歯科用デバイスとブラケット
• 診断機器部品

なぜステンレス鋼投資キャスティング?

316Lや17-4phなどの医療グレードのステンレス鋼は、生体適合性と滅菌耐性を提供します.

投資キャスティングにより、複雑になります, 衛生, 医療環境で必要な繰り返しの部品.

自動車産業

• ターボチャージャーインピーラー
• 排気マニホールド
• センサーハウジング
• ギアボックスコンポーネント

なぜ投資キャスティング?

高性能車両で, 精密キャストステンレス鋼部品は、体重の節約を提供します, 耐熱性, と強さ.

投資キャスティングは、複雑なドライブトレインまたはエンジン部品の低〜中程度の生産に最適です.

食品および飲料業界

• ポンプハウジング
• 衛生バルブ
• パイプフィッティング
• ミキサーブレード

投資キャスティングステンレス鋼?

などの成績 304 316Lは耐食性と衛生特性のために広く使用されています.

投資キャスティングはスムーズに生成されます, 掃除が簡単で食品安全基準に準拠したクリーブフリーの表​​面.

海洋およびオフショアアプリケーション

• プロペラとインペラ
• カップリングとフランジ
• ポンプボディ
• アンカーブラケット

なぜ投資キャスティング?

海洋環境は非常に腐食性があります, 特に塩水暴露で.

ステンレスグレードのような 316 とデュプレックス 2205 孔食に対する優れた抵抗を提供します, 隙間腐食, ストレス腐食亀裂.

油, ガス, および化学処理

• バルブボディ
• シーリングリング
• ポンプコンポーネント
• 熱交換器部品

投資キャスティングステンレス鋼?

オイルのコンポーネント & ガスまたは化学プラントは圧力を処理する必要があります, 温度変動, 攻撃的なメディア.

デュプレックスと沈殿硬化ステンレス鋼は、必要な機械的および腐食抵抗を提供します, 投資キャスティングは、次元の正確性と完全性を保証します.

防衛と銃器

• トリガーコンポーネント
• バレルエクステンション
• 光学マウント
• 武器ハウジング

なぜステンレス鋼投資キャスティング?

防衛グレードのコンポーネントは、ステンレス鋼の強度と耐摩耗性の恩恵を受ける. 投資キャスティングは、可動部品と安全性の高いアセンブリに必要な精度をサポートしています.

10. 投資キャスティング対. その他のステンレス鋼製造方法

投資キャスティングは、高品質のステンレス鋼コンポーネントを生産するための多くの利点を提供しますが, それが他の一般的な製造方法とどのように比較されるかを理解することが重要です.

★=貧しい / 低い★★★★★=優れています / 高い

11. 投資の課題と制限ステンレス鋼

• 気孔制御: 最適化されたゲーティングと固化が必要です.
• サイズの制約: 一般的に 1 寸法のm; 大規模な部品にはセグメンテーションが必要になる場合があります.
• リードタイム: 4–6週間ツールから完成した部品まで - いくつかの迅速なプロトタイピング方法よりも長い.
• ツールのコスト: 最初のワックスダイ投資 (キャビティあたり3,000〜5,000米ドル) 非常に低いボリュームでは禁止されている可能性があります.

12. ステンレス鋼の投資キャスティングサプライヤーの選択 - ランゲ産業

パートナーを選択するとき, 考慮する:

1. 技術的な専門知識: 必要な成績と公差の経験.
2. 品質システム: ISO 9001, として 9100 (航空宇宙), ISO 13485 (医学).
3. 容量 & スケーラビリティ: プロトタイプから何万部品にランプする能力.
4. サプライチェーンの透明性: 原材料と認証のトレーサビリティ.
5. 付加価値サービス: 家事機械加工, 熱処理, 仕上げ, および検査.

ランゲ オーバーで自分自身を区別します 20 ステンレス鋼の投資キャスティングでの年, 家庭用ツール作成, フルターンキー機能, 単一ソースの説明責任と設計から生産への迅速な対応を確保する.

13. 結論

ステンレス鋼の投資キャスティングは、精密工学と材料科学の結びつきにあります, デザインに比類のない自由を提供します, 高精度, 繰り返しの品質.

重要な航空宇宙コンポーネントを開発しているか、高精度の医療機器を開発しているか, このプロセスは、優れた表面仕上げを提供します, 機械的性能, 大規模なコスト効率.

 

FAQ

ステンレス鋼の投資鋳物の耐性は何ですか?

通常、±0.1 mmあたり 100 名目上の寸法のmm (ISO 8062 CT5 – CT7), より緊密な許容範囲により、ポストマシンを介して達成できます.

投資キャスティングと砂鋳造の違いは何ですか?

投資キャスティングはより細かい詳細をもたらします (RA 1.6–3.2μm対. RA6.3-12.5μm), よりタイトな許容範囲 (±0.1 mm対. ±0.5 mm), より複雑なジオメトリをサポートします, 一方、砂の鋳造は非常に大きな部品や低環境アプリケーションでより経済的です.

できる 316 ステンレス鋼は投資キャストされます?

はい - グレード316Lは、投資鋳造のための最も一般的なステンレス合金の1つです, 優れた腐食抵抗と優れた機械的特性を提供します.

投資キャスティングはパフォーマンスをどのように改善しますか?

機械加工を最小化することにより (ストレス濃縮器の減少), 均一な微細構造を確保します, そして、高い表面仕上げを達成します, 投資キャスティングは疲労の寿命を高めます, 寸法安定性, そして美的魅力.