ゲートと凝固: 気孔を

除去する鍵インベストメント鋳造プロセスに目を向けるときは、部品を成功させるために必要なすべての要素を理解することが重要です。部品の故障を回避するための最初のステップの 1 つは、鋳造前に部品に必要な健全性を確保することです。インベストメント鋳造は、コンポーネントの成功を事前に実証できる数少ない製造プロセスの 1 つです。

ゲートシステム

インベストメント鋳造部品を設計するときは、ゲートの位置とサイズを考慮する必要があります。ゲートは、溶融金属がキャビティに自由に流れることを可能にする小さな開口部であり、供給源 (スプルー) と部品の間の接続点と考えることができます。ゲートは鋳物の最も厚くて重い部分に理想的に配置されており、金属が連続的に流れ、凝固する前に部品全体を充填することができます。

鋳造中に金属がどのように凝固するか

金属の凝固は、ゲートを理解する上で重要な要素です。溶鋼は、最初の注入温度約 3000°F から凝固温度約 2500°F まで冷却されると、体積収縮を起こします。この収縮は、金属が凝固するにつれて続き、熱膨張により室温まで冷却されると再び続きます。

たとえば、1 インチ x 1 インチ x 1 インチの立方体に溶鋼を充填すると、室温で約 0.96 インチ x 0.96 インチ x 0.96 インチに収縮します。この体積変化には、部品の形状とゲートの位置とサイズを慎重に検討する必要があります。適切な設計により、凝固の進行に伴う収縮を補うために、鋳物に液体金属が継続的に供給されます。

成功するキャストパートとは?

ゲートの位置とサイズ

金属凝固の基本を理解したら、ゲートのサイズと位置の決定を開始できます。ゲートの詳細を考慮に入れないと、金属が鋳物を満たし、失われた体積を補充する前にゲートが固まる可能性があります。これにより、部品内に完全に満たされていない大きなポケットが形成される可能性があり、内部気孔率とも呼ばれます。気孔率とは、達成される堅牢度のレベル、つまり部品内に空洞または穴があるかどうかを指します。部品の機能を念頭に置いてコンポーネントが慎重にゲートされていないと、部品の故障につながる可能性があります。

部品設計

気孔率をなくすための決定要因はゲートだけではありません。部品の形状は、金属の方向性凝固に影響を与える可能性があります。設計では、スプルーから成形品までの送り経路を明確に保つために、熱勾配を十分に急にする必要があります。部品は一度に固まるのではなく、外側から内側に冷却されるため、高品質の設計により、まず金属をゲートから冷却できます。つららの形状は完璧な鋳造の代表的な例であり、先端が最初に凍結し、つららの残りの部分が最小の部分から最も厚い部分 (水源) まで凍結します。

初期気孔率を示すデザインでは、フィードリブなどの機能を追加すると、不要なポケットをなくすことができます。部品設計は、気孔率を減らすために、底床を先細りにするなどの構造変更によって強化することもできます。ただし、場合によっては、部品のジオメトリを変更できない場合があります。輻射熱を利用して、薄い壁を固化させるのに十分な温度を保つ取るようなアームを備えたゲートを設計できます。

Signicast 設計エンジニアは、お客様と緊密に連携することで、部品の機能をよりよく理解し、アプリケーションの要件を満たすために部品形状を最適化することができます。

鋳造材料の選択

設計上の考慮事項に加えて、材料の選択は、部品内の気孔率と鋳物の凝固に直接影響します。合金内の各元素は凝固温度が異なるため、17-4 ステンレス鋼のような合金は、合金内の元素の量により液体から固体に変化するため、温度範囲が大きくなります。温度範囲が広いと流れが阻害され、低炭素鋼よりも寛容性が低くなります。プロジェクトのフロントエンドで材料要件を知ることで、設計エンジニアは、ツーリング段階に進む前に部品の成功を予測し、気孔率を制限するより良い機会を得ることができます。

部品設計で完全な生産に入る前に、潜在的な気孔率の問題を特定することが重要です。シグニキャストでは、凝固およびフローソフトウェアを使用して、ゲート位置の有効性を判断し、鋳造の気孔率を予測して設計を検証します。当社の設計エンジニアは、市場投入までの時間を遅らせることなく、部品を成功させる有益な設計提案をお手伝