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現代の溶型鋳造の発展

2023-10-30

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現代の溶型鋳造の発展

精密鋳物の急速な発展はその技術発展と技術進歩によって実現された。溶型鋳造技術のあらゆる面で大きな進歩を遂げた。溶型鋳造の発展に大きな影響を与える新材料、新技術と新設備、例えば水溶性コア、セラミックコア、改良された金属材料と大型溶型鋳造技術、チタン合金溶型鋳造方向性凝固と単結晶鋳造、ろ過技術、熱等静圧、快速成形技術、溶型鋳造におけるコンピュータ応用と機械化自動化。

技術の発展により、精密鋳物は小型鋳物だけでなく、大きな鋳物も生産できるようになりました。最大の溶型鋳物の輪郭寸法は2mに近いが、最小の肉厚は2mm未満である。同時に、溶型鋳物はますます正確になって、線形公差のほか、部品はより高い幾何公差を実現できる。精鋳物の表面粗さの値はますます小さくなり、ra0.4 umに達することができる。

また、材料の改良と技術の発展によって、鋳物の力学性能はますます良くなっている。タービンブレードは良い例です。材料と技術の進歩によって、タービン翼の性能が大幅に改善された。1960年代から1990年代にかけて、タービン翼の材料 (アメリカブランド) の範囲はIN100、b 1900からMM200、MM247、そしてPWA1480に発展した。同時に、凝固技術の発展により、タービン翼は伝統的な等軸結晶 (EQ) から方向性凝固の柱状結晶 (DS) に変わって、単結晶 (SC) 翼に広がったタービンの羽根がますます重要になってきた。動作温度は980 ℃ から1100 ℃ 以上に上昇した。

チタン合金の溶型鋳造技術の発展はチタン合金 (現代工業における重要な構造材料) が溶型鋳造方法を用いて複雑で複雑な部品、例えば飛行機エンジンの中間ケース、圧縮機ケースと医療インプラントを生産できるようになった。特に、大規模なチタン溶融鋳型鋳造鋳物が出現し、この鋳物は組立部品に取って代わり、機械の重量を軽減し、寿命を延ばし、良好な効果を得た。1992年に生産された最大のチタン溶型鋳造ハブ溶接後の重さは340kgで、直径は1.918m、高さは0.591mであると報告されている。

熱等静圧 (ヒップ) 技術はタービン翼やその他の溶型鋳造に広く用いられている。高温と高圧を使用し、鋳物内部の緩みや熱割れなどの金属クリープと塑性変形によって欠陥を修復する。処理後、鋳物の密度は金属の理論密度に達し、性能を高めることができる。熱等静圧はニッケル基高温合金、チタン合金とアルミニウム合金の高温低周波疲労性能を3 ~ 10倍向上させることができるニッケル基高温合金とチタン合金の耐久性を2倍以上向上させる鋳物の性能が向上し、分散度が元の6分の1に低下した。

生産サイクルを短縮し、プロセスを簡素化するために、溶融鋳型鋳造と1980年代に登場した快速成形技術 (RPT) を組み合わせ、RPTの立体リソグラフィ (SLA) を用いて、選択的レーザー焼結 (SLS) 溶融堆積製造方法( FDM) や層別実体製造 (LOM) などのプロセスでプラスチック、ワックス、紙の原型を製造し、伝統的なワックス型ではなく、直接金型生産法(DSPC) を使用する技術は溶融鋳型鋳造生産に用いられるセラミックケースを生産し、市場競争力を強化する。

機械化と自動化の発展は「投資鋳造過程は機械化できない」という古い観念を打ち破った。日本、イギリスと旧ソ連はすでに溶融鋳型鋳造技術を使って低コスト自動車やその他の民間部品を生産することに成功した。
 

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