스테인레스 스틸 임펠러 | 맞춤형 투자 캐스팅 솔루션

1. 소개

스테인리스 스틸 임펠러는 펌프의 중요한 구성 요소입니다, 압축기, 그리고 터보 기계, 그들이 회전 에너지를 유체로 전달하는 곳.

그들의 기하학적 - 곡선 베네, 타이트한 공차, 부드러운 유압 표면은 효율성에 영향을 미칩니다, 서비스 수명, 그리고 신뢰성.

이 기사는 방법을 탐구합니다 투자 캐스팅 정밀 스테인리스 스틸 임펠러를 제공합니다, 합금 선택 분석, 프로세스 흐름, 중요한 관행, 후 처리, 품질 보증, 이 방법이 대안과 어떻게 비교되는지.

2. 스테인레스 스틸 임펠러에 대한 투자 캐스팅?

스테인레스 스틸 임펠러는 높은 회전 속도를 견딜 수 있어야합니다, 유압 하중, 부식, 그리고 많은 경우에, 캐비테이션.

그들의 성능은 정확한 형상에 크게 의존합니다, 부드러운 유압 표면, 야금 적 완전성.

투자 캐스팅, 잃어버린 왁스 프로세스라고도합니다, 디자인 유연성의 균형을 제공하기 때문에 스테인리스 스틸 임펠러를위한 가장 효과적인 제조 솔루션 중 하나로 부상했습니다., 정도, 그리고 재료 성능.

투자 캐스팅의 주요 장점

복잡한 형상 기능

임펠러에는 곡선 밴이 특징입니다, 중공 허브, 모래 주조 또는 가공을 통해 달성하기 어렵거나 불가능한 얇은 벽 섹션.

투자 캐스팅은 베인 두께로 복잡한 CAD 디자인을 재현합니다. 2.0–2.5 mm, 고급 유압 설계 지원.

우수한 표면 마감

투자 캐스트 스테인레스 임펠러는 캐스트 캐스트 표면 거칠기를 달성합니다 RA 1.6-3.2 μm, 비교 RA 6.3-12.5 μm 모래 주조 용.

이것은 2 차 연마 요구 사항을 줄이고 펌프 효율을 향상시킵니다. 2–3%, 담수화 및 석유 화학과 같은 에너지 크리티컬 산업의 상당한 이익.

높은 차원 정확도

일반적인 공차입니다 ± 0.1–0.2 mm 당 25 mm, 보어 구멍의 가공을 최소화합니다, 기조원, 표면을 밀봉합니다.

대량 생산을 위해, 반복성은 배치 전반에 걸쳐 일관된 유압 성능을 보장합니다.

재료 유연성

투자 캐스팅은 광범위한 스테인레스 강과 함께 작동합니다., 경제적 인 오스테 나이트 등급에서 (304/316) 이중 및 침전 경화 합금.

이를 통해 임펠러를 사용자 정의 할 수 있습니다 염화물이 풍부한 해수, 연마적인 슬러리, 또는 고압 오일 & 가스 펌프.

재료 활용 & 비용 효율성

네트 모양의 생산은 원료 폐기물을 줄입니다 50–70% 빌릿 또는 플레이트의 가공 예비 인과 비교합니다, 중간에서 높은 생산량의 비용 효율적으로 만듭니다.

트레이드 오프 및 고려 사항

• 툴링 비용
  임펠러를위한 왁스 분사 툴링 비용은 비용이 많이들 수 있습니다 $5,000- $ 20,000, 복잡성에 따라.
  이것은 일회성 프로토 타입에 대한 투자 캐스팅이 덜 매력적이지만 반복 생산에 매우 효율적입니다..
• 리드 타임
  세라믹 쉘을 만드는 데 필요합니다 7–10 층, 각각 몇 시간의 건조주기, 생산주기를 연장합니다 2–4 주.
  긴급 프로토 타입 전달을 위해 CNC 가공이 더 빠를 수 있습니다.
• 캐스팅 후 처리
  높은 정확도로도, 투자 캐스트 비전자가 필요합니다 동적 밸런싱 ISO에 1940 G2.5 – G6.3 H7 공차를 달성하기위한 허브 보어의 표준 및 가공.

3. 임펠러를위한 전형적인 스테인리스 합금

임펠러에 대한 스테인레스 스틸 합금의 선택은 부식 저항에 직접적인 영향을 미칩니다., 기계적 강도, 수명주기 비용.

해수 취급에서 화학 투약에 이르기까지 다양한 펌프 응용 분야 - 특정 작동 환경에 맞춰진 선구자 합금.

스테인레스 스틸 합금 비교 테이블

합금 선택 가이드 라인

• 해수/염소 물: Pren의 우선 순위 >24 (316엘, 이중 2205). 316l 해수에서의 임펠러는 지난 5-8 년 vs. 2–3 년 304.
• 고압 (>100 술집): 17-4 ph (열처리) 또는 이중 2205 - 항복 강도 (>450 MPA) 임펠러 변형을 방지하십시오.
• 고온 (>600° C): 304/316엘 (최대 870 ° C) - 이중을 피하십시오 2205 (315 ° C로 제한됩니다) 그리고 17-4 ph (600 ° C 이상의 부드러운).

4. 임펠러를위한 투자 캐스팅 프로세스 흐름

1. 압형 & 무늬 -복잡한 프로파일을위한 CNC 마스터 패턴 또는 3D 인쇄 수지 패턴. 제어 수축 보상.
2. 왁스 주입 & 게이팅 - 정확한 왁스 샷, 조립을위한 강력한 줄기. 왁스 툴링 공차는 Vane Geometry의 문제입니다.
3. 집회 (왁스 나무) - 러너 길이를 최소화하여 난기류를 줄이고 포함을 최소화합니다..
4. 쉘 빌딩 - 6-10 세라믹 쉘; 붓기 왜곡을 피하고 적절한 냉각 속도를 가능하게하기 위해 선택된 쉘 두께. 쉘 균열을 피하기 위해 제어 된 건조 프로파일.
5. Dewax & 쉘 발사 -유기물을 제거하기 위해 제어 된 탈 웨이스 및 고온 발사. 쉘 예열 온도는 부어 행동에 영향을 미칩니다.
6. 녹는 & 붓는 것 - 연습을 녹입니다 (진공/유도/AOD) 청결과 응고에 중요한 쏟아지는 온도/기술.
7. 냉각 & 쉐이크 아웃 - 제어 냉각은 열 충격을 피하고 내부 응력을 줄입니다..
8. 절단 & 유지 - 게이트를 제거하십시오, 왜곡을 최소화하십시오.
9. 열처리 - 오스테니틱을위한 솔루션 어닐링, pH 합금의 나이; 필요에 따라 스트레스 완화.
10. 가공을 마치십시오, 균형 & 테스트 - 최종 보어, 얼굴 마무리, 동적 밸런싱 및 유압 테스트.
11. 표면 마감 & 코팅 - 광택, 전기성, 필요한 경우 희생 또는 단단한 코팅을 바릅니다.
12. 점검 & 최종 QA - ndt, 치수 검사, 보고 및 MTR.

5. 녹는, 붓는 것, 및 임펠러에게 중요한 열처리 관행

투자 캐스트 스테인리스 스틸 임펠러는 가혹한 환경을 견딜 수 있어야합니다, 만들기 야금 관행 치수 정확도를 달성하는 데 중요합니다, 기계적 강도, 그리고 부식 저항.

일반 주물과 달리, 임펠러는 얇은 베네와 복잡한 유압 프로파일을 가지고있어 수축 위험을 증폭시킵니다., 다공성, 또는 미세 구조 결함.

녹는 관행

• 유도 용융 (IMF):

• • 제어 화학 및 오염 위험이 낮기 때문에 스테인레스 임펠러에서 가장 흔합니다..
  • 불활성 가스 대기 (아르곤) 또는 진공 유도 용융 (정력) 산화 및 질소 픽업을 방지합니다.

• 진공 유도 용융 + 진공 아크 리멜팅 (정력 + 우리의):

• • 중요한 합금에 사용됩니다 17-4 ph, 2507, 및 904L.
  • 적은 포함 수준을 보장합니다 (<0.5% 비금속) 그리고 높은 청결, 고 사이클 피로 저항에 필수적입니다.

• 제어 매개 변수를 녹입니다:

• • 유황 ≤0.015% 및 산소 ≤50 ppm, 뜨거운 찢기를 최소화합니다..
  • 탈산 질 (의, 알, 그리고) 포함을 피하기 위해 신중하게 균형을 잡습니다.

쏟아지는 관행

• 과열 제어:

• • 전형적인 과열: 60액체 위의 -120 ° 100.
  • 예: 316엘 (액체 ~ 1,400 ° 100) 1,460–1,500 ° C에서 쏟아졌습니다.
  • 너무 낮은 → 얇은 임펠러 vanes에서 오해. 너무 높음 → 산화물 필름, 다공성 증가.

• 방향성 응고:

• • 임펠러는 혜택을받습니다 바닥에 + 라이저 보조 공급, Vane Tips에서 압화가 진행되는지 확인합니다.
  • 얇은 벽면에서 냉각을 제어하는 ​​데 사용되는 오한.

• 쉘 예열:

• • 균일 한 충전을 위해 세라믹 쉘은 900–1,050 ° C로 예열되었습니다, 난기류를 줄이고 감기가 닫히는 것을 방지합니다.

열처리 관행

히트 트리트먼트 스테인리스 임펠러의 기계적 특성 및 부식 성능을 조정합니다.:

6. 캐스팅 후 운영

투자 캐스팅은 Net 모양의 스테인레스 스틸 임펠러를 생성합니다, 하지만 2 차 작업 최종 공차를 달성하는 데 필수적입니다, 유압 스무드, 진동이없는 작동.

트리밍 및 게이트 제거

• 쉘 녹아웃 후, 라이저와 게이트는 사용하여 차단됩니다 연마 톱 또는 혈장 절단.
• 열에 영향을받는 구역을 피하기 위해주의를 기울입니다 (위험요소) 그것은 미세 구조를 변경할 수 있습니다.
• 전형적인 재료 손실: 3주조 중량의 –5%.

가공 작업

투자 주조가 제공되지만 ± 0.1–0.3 mm 공차, 중요한 기능에는 마감 가공이 필요합니다:

• 보어 가공: 임펠러 허브 보어는 정밀 가공되어 IT6 – IT7 공차 클래스에 대한 간섭 또는 슬라이딩 피팅에 다시 뿌려집니다..
• 기조원 & 스플라인: CNC 브로치 또는 밀링은 펌프 샤프트와의 호환성을 보장합니다.
• 베인 프로파일 링: 고성능 펌프 (터보 기계, 항공우주) 5 축 CNC 밀링을 사용하여 베인 두께 ± 0.05 mm를 개선 할 수 있습니다..
• 스레딩: 견과류 또는 패스너를 유지합니다, 정밀도 태핑 또는 스레드 밀링이 수행됩니다.

데이터 포인트: 가공이 기여합니다 10총 임펠러 제조 비용의 20%, 특히 17-4ph와 같은 항공 우주 등급 합금의 경우.

동적 밸런싱

캐비테이션을 피하기 위해 임펠러는 부드럽게 회전해야합니다, 소음, 그리고 조기 베어링 실패.

• 정적 밸런싱: 균형 균형을 잡거나 균형 무게를 추가하여 총 균형을 제거하기 위해 먼저 수행.
• 동적 밸런싱: 정밀 기계에서 ISO로 수행됩니다 1940 G2.5 또는 G1.0 (항공 우주 펌프).
• 예: 에이 50 G2.5에 균형을 이루는 KG 담수화 임펠러는 잔류 불균형을 갖는다 <50 g · mm.
• 수정 방법: 스팟 드릴링, 베인 팁에서 재료 제거, 또는 균형 무게를 추가합니다.

표면 마감

유압 효율은에 크게 의존합니다 흐름 통로의 표면 거칠기.

• 샷 폭발 / 그릿 폭발: 산화물과 주조 스케일을 제거합니다, 연마를위한 표면 준비.
• 구슬 폭발: 균일 한 무광택 마감을 제공합니다 (RA ~ 3.2-6.3 μm).
• 세련:

• • 기계적 연마: Ra ~ 0.8–1.6 μm를 달성합니다.
  • 전기 폴리싱: 표면 asperities를 용해시킵니다, Ra ~ 0.2–0.4 μm에 도달합니다. 위생 또는 해양 서비스에서 316L 및 904L 임펠러에 일반적입니다..
  • 미러 연마: 식품 가공에 사용됩니다, 제약, 또는 고효율 펌프 임펠러; 유압 효율을 향상시킵니다 2–4% 캐스트 캐스트 표면과 비교합니다.

• 패시베이션 (ASTM A967): 질산 또는 시트르산 패시베이션은 산화 크롬 수동 층을 회복시킨다., 구덩이 저항 개선.

양질의 검사 후-완료 후

• 치수 검사: CMM (측정 기계를 좌표하십시오) 베인 각도를 확인합니다, 코드 길이, 및 ± 0.05 mm 이내의 보어 정렬.
• 표면 거칠기 측정: Profilometers는 RA 값이 설계 대상을 충족시키는 것을 확인합니다.
• 균형 검증: ISO 당 제공되는 최종 밸런싱 인증서 1940/1.

7. 스테인레스 스틸 임펠러 및 캐스팅 완화 전략의 일반적인 고장 모드

8. 품질 보증

ndt

• 방사선 촬영 (엑스레이/CT): 내부 다공성 및 포함을위한 1 차 방법. CT는 임계 임펠러에 대한 3 차원 결함 매핑을 제공합니다.
• 초음파 테스트: 더 두꺼운 허브 또는 방사선 촬영이 제한되는 경우.
• 염료 침투제: 표면 균열 감지.
• 에디 전류: 표면 및 표면 근처 검사.

금속 조영술 & 화학

• 미세 구조를 확인하십시오 (곡물 크기, 단계), MTR에 대한 포함 함량 및 화학. 이중 및 pH 등급의 경우, 위상 균형을 점검하고 침전.

기계 테스트

• 인장, 경도, 영향 (Charpy v) 합금 및 서비스 온도에 대한 사양 당. 중요한 응용 분야에 대한 피로 테스트.

동적 밸런싱

• ISO에 1940 (균형 등급) 또는 OEM 로터 사양. 전형적인 산업 임펠러: 속도와 응용에 따라 G6.3 – G2.5.

9. 스테인레스 스틸 임펠러에 대한 다양한 제조 방법의 비교

스테인레스 스틸 임펠러는 여러 제조업으로 생산할 수 있습니다..

선택은 기하학적 복잡성과 같은 요소에 달려 있습니다, 성능 요구 사항, 생산량, 비용 제약.

주요 테이크 아웃

• 투자 캐스팅 이상적입니다 중간에서 높은 정밀 임펠러 기하학적 복잡성, 능률, 표면 마감이 중요합니다.
• 모래 주조 지배적입니다 대형 직경, 저압 사기꾼 비용이 효율성보다 중요한 곳.
• 가공 빌릿에서 사용됩니다 작은 배치 또는 프로토 타입, 그러나 비용과 폐기물은 중요합니다.
• 단조 + 가공 제공 우수한 기계적 강도, 미션 크리티컬 펌프에 적합합니다.
• 용접 제조 남아 있습니다 비용 효율적인 솔루션 캐스트 한도를 넘어서 대형 임펠러의 경우.

10. 결론

투자 캐스팅은 성능을 발휘할 때 스테인리스 스틸 펠러를 생산하는 가장 실용적인 방법입니다., 정도, 비용 잔액이 필요합니다.

적절한 합금 선택, 연습을 녹입니다, 열처리, 그리고 마무리, 투자 캐스트 비전자는 탁월한 부식 저항을 제공합니다, 피로의 힘, 및 유압 효율.

해양 펌프에서 정유소 압축기에 이르는 산업의 경우, 이 솔루션은 입증 된 신뢰성과 최적화 된 수명주기 비용을 제공합니다.

FAQ

해수 펌프 임펠러에 어떤 스테인레스 스틸 합금을 사용해야합니까??

이중 2205 (나무 32–35) 해수에 이상적입니다 - 316L보다 더 잘 구멍과 스트레스 부식 균열.

비용에 민감한 응용 프로그램의 경우, 316엘 (나무 24–26) 실행 가능한 대안입니다, 그러나 더 짧은 서비스 수명을 기대합니다 (5–8 년 대. 8–12 년 듀플렉스 2205).

생산하는 데 얼마나 걸립니까? 1,000 투자 캐스트 스테인레스 스틸 임펠러?

리드 타임은 기존 툴링의 경우 4-6 주입니다 (왁스 주입을 포함합니다, 쉘 빌딩, 붓는 것, 열처리, 그리고 마무리). 새로운 툴링 용, 4-6 주를 추가하십시오 (총 8-12 주).

투자 캐스팅으로 달성 할 수있는 최소 블레이드 두께는 얼마입니까??

304/316L 스테인레스 스틸, 최소 블레이드 두께는입니다 1.5 mm (진공 붓기 및 강성 왁스 사용을 사용하면 지원합니다).

더 얇은 블레이드 (1.0–1.5 mm) 가능하지만 맞춤형 툴링이 필요하고 단가에 15–20%를 추가하십시오..

동적 밸런싱이 임펠러에게 중요한 이유는 무엇입니까??

불균형 임펠러는 펌프 진동을 일으 킵니다 (>0.1 mm/s), 베어링과 씰을 착용 - 펌프 서비스 수명을 줄입니다 70%.

ISO 균형 1940 G2.5는 진동을 보장합니다 <0.1 mm/s, 베어링 생활을 3-5 년으로 연장합니다.

임펠러를위한 모래 주조보다 투자 캐스팅이 더 비싸고 있습니까??

선불 툴링 비용이 더 높습니다 ($8K – $ 12K 대. $3K – $ 5K), 그러나 단가는 중간 규모의 경쟁력이 있습니다 (500–1,000 단위).

을 위한 10,000 150 MM 316L 임펠러, 투자 캐스팅은 총 $ 3.5m – $ 4.5m vs. $2.5모래 주조의 경우 M – $ 3.5m이지만 모래 주조가 필요합니다 30% 더 많은 시간 이후, 복잡한 임펠러의 비용 격차를 지우고 있습니다.