真空インベストメント キャスティング プロセスとは?

真空インベストメント鋳造は、細部が細かく優れた表面仕上げを備えた非常に高品質の金属部品を生み出します。また、従来のインベストメント鋳造よりも複雑で、洗練された溶解および金型充填装置が必要です。その結果、非常に高いレベルの構造的完全性を必要とし、欠陥が高くつく鋳造部品に使用されます。

真空を使用する理由

液体金属は、金型に流れ込むときに「攪拌」する傾向があります。この乱流は、酸化物と気孔率という 2 種類の欠陥を引き起こします。

酸化物は、金属原子が酸素と結合すると形成されます。これは、酸化物層を形成する金属空気で行われます。アルミニウムなどの一部の金属では、表面酸化は耐食層を形成するため有益です。ただし、キャスト時の問題です。

これは、液体金属が攪拌されると、表面に酸化物が形成され、鋳造部品の本体に取り込まれるためです。金属が凝固すると、これらの不連続性が弱点領域を形成します。

気孔率は、金属本体内の気泡の形成です。酸化物と同様に、これらは強度を低下させ、機械加工によって露出されると、特に高応力領域で強度が低下します。

乱流、酸化、気孔率を最小限に抑える方法の 1 つは、金型の底からゆっくりと充填することです。ほとんどの鋳造会社はこれを行おうとしていますが、部品の設計とサイクル時間の制約により、可能なことが制限されることがよくあります。もう 1 つの方法は、金属が流れ込む前に金型から空気を抜くことです。

真空インベストメント鋳造プロセス

インベストメント鋳造は、二次加工をほとんど必要としない複雑な金属部品を作成するために使用されます。鋳型は、セラミックスラリーでワックスパターンをコーティングすることによって形成されます。スラリーが乾燥して固い殻になった後、ワックスを溶かして、金属を充填するための空洞を残します。

真空インベストメント鋳造では、金型は同じ方法で作られますが、金属が充填される前に金型キャビティから空気が排出されます。目的は液体金属の酸化を防ぐことなので、溶解と注入の両方を真空下で行います。これは、真空誘導溶解機 (VIM) で行われます。

1 つの VIM 構成では、マシンは垂直に配置された 2 つのチャンバーで構成されます。別の VIM 構成には、効率的な水平 3 チャンバー真空誘導システムが含まれています。縦型二室構成で、上室と下室が真空になっています。セラミック インベストメント キャスティング シェルは、下部チャンバーに配置され、ポンプで低ミクロン レベルまで下げられます。次に、隔離弁が開かれ、鋳型が溶融るつぼに近い位置に上げられ、注入されます。シェルが金属で満たされると、金型の真空チャンバーからシェルが取り出されます。固化が完了すると、セラミックが壊れて鋳造部品が現れます。水平 3 チャンバー VIM システムには、チャンバー間の真空レベルの一貫性を可能にする分離バルブがあります。るつぼのラミングと鋳造サイクルに不可欠な溶解によって効率が向上し、高い真空レベルと優れた鋳造品質を維持しながら、1 時間あたりの溶解量とポンド数が増加します。

このプロセスの変形では、るつぼチャンバを加圧することができる。 (不活性ガスを使用すると、酸化が回避されます。) 圧力により、金型の充填速度が向上し、金型キャビティのすべての部分が確実に充填されます。

真空インベストメント鋳造の利点

このプロセスの主な利点は、鋳造部品内の酸化および気孔率の欠陥と欠陥をほぼ完全に排除できることです。 (型からすべての酸素分子を抽出することは不可能であるため、「近い」のみです。) さらに、エア ポケットによる非充填を防ぎます。

その他の利点は、真空によってキャビティが完全に満たされるため、プロセスが非常に微細なフィーチャと非常に薄い壁のセクションを形成できることです。さらに、表面品質は優れています。

真空インベストメント鋳造用金属

インベストメント鋳造に適した金属は、真空下で処理できます。ただし、これらの金属は酸素に対して非常に高い親和性を持ち、酸化物を容易に形成するため、このプロセスはニッケル、コバルトベースの超合金、およびチタン合金で最も頻繁に使用されます。さらに、これらの金属は価値が高く、複雑で価値の高い製品に使用されるため、スクラップを最小限に抑えることが有益です。

真空インベストメント鋳造を使用する必要がありますか?

金属が注がれる前に金型ツールを真空引きすると、空気が鋳物の本体内に欠陥を作成するのを防ぎます。インベストメント鋳造と組み合わせると、この技術により、高負荷および高応力の用途に適した高品質の部品の製造が可能になります。プロセスの経済性により、真空インベストメント鋳造は、ニッケル、コバルトベースの超合金、チタン合金などの高価値金属にとって特に魅力的です。

インプロ鋳造のスペシャリストは、真空インベストメント鋳造があなたが作る部品に適しているかどうかを判断するのに役立ちます.その議論を開始するには、お問い合わせください。