インベストメント鋳造シェルの性能向上に関する研究状況

インベストメント鋳造は、切削をほとんどまたはまったく行わない液体金属成形プロセスであり、鋳造業界で優れたプロセス技術であり、広く使用されています。 インベストメント鋳造は、航空エンジンのタービンブレードやガスタービンブレードなどの高精度で複雑な構造の鋳造において、特に高融解温度および化学活性の高い金属の形成においてかけがえのない役割を果たします。また、インベストメント鋳造は生体医療材料にも使用されます。レーダー製品の開発と生産において幅広い応用の可能性を秘めています。 ラピッドプロトタイピングとインベストメント鋳造の有機的な組み合わせにより、精密鋳造製品の迅速な開発が大幅に促進され、生産効率と製造の柔軟性が向上し、製品に対する市場の急速な需要にも対応できました。

インベストメント鋳造の生産技術の継続的な向上に伴い、インベストメント鋳造に対する「大きく、薄く、精密で、強い」という要求が高まり、強度や通気性などのインベストメント鋳造シェルの性能に対する要求もより一層高まっています。 インベストメント鋳造シェルの品質は、鋳物の品質に直接影響します。高品質の鋳物を得るには、高品質のシェルが強度、通気性、降伏性などの一連の性能要件を満たしている必要があります。 したがって、シェルの製造はインベストメント鋳造技術の重要なプロセスの 1 つであると同時に、シェルの総合的な性能を強化する研究もインベストメント鋳造分野の中心的なテーマとなっています。 この記事では、インベストメント鋳造シェルの総合的な性能の向上について説明します。

インベストメント鋳造金型材料のプロセス特性と金型シェル製造技術を分析することにより、主に金型シェルの強度と通気性の面から、国内外のインベストメント鋳造金型シェルの総合的な性能向上に関する研究の現状を紹介します。将来の基礎を提供する インベストメント鋳造シェルの総合的な性能を向上させ、シェルと鋳物の品質を向上させるための一定の参考資料を提供します。

1 モデリング材料を最適化してインベストメント鋳造シェルを強化

インベストメント鋳造金型には、ソリッドモールドシェルと多層モールドシェルがあります。ソリッドモールドを使用する石膏モールドを除いて、通常は多層モールドシェルが使用されます。 コーティングはシェル構造の基礎です。シェルを作成するための主な材料には、耐火物（粉末、骨材）と結合剤が含まれます。コーティングのプロセス性能はシェルの性能に一定の影響を及ぼし、コーティングの性能はさまざまな結合剤と耐火材料の影響を受けるため、シェルの材料を最適化することでシェルが強化されます。

1.1 耐火材料がシェルの性能に及ぼす影響

インベストメント鋳造の製造では、耐火材料が金型シェルの総重量の約 90% を占め、これは金型シェルの全体的な性能に大きな影響を与えます。 鋳型シェルが焼成された後、結合剤と耐火材料の粒子が緊密に結合し、鋳型シェルに一定の強度が与えられるため、鋳型シェルの総合的な性能に対する耐火材料の影響を分析するには、相を分析する必要があります。耐火物自体の組成、強度、硬度、密度などを総合的に考慮する必要があります。

1.1.1 グラファイト材質のシェル

黒鉛は炭素元素の同素体であり、石油コークスやアスファルトを主原料とし、2,600～3,000℃の高温で焼成して形成される炭素質耐火物です。 人造黒鉛は真空下での耐火性が高く、熱膨張係数が小さく、気孔率が低く、温度とともに強度が増加します。エポキシ樹脂とフェノール樹脂の2種類のグラファイトを使用

インベストメント鋳造プロセスでは、調製した塗料とさまざまな粒度の黒鉛砂を使用して金型シェルをコーティングし、大型のファン中空ブレードを試作できます。エポキシ樹脂グラファイトシェル製造プロセスは良好な性能を有し、シェルは一定の強度と靭性を有し、表面品質を確保するのが容易であることが判明した。フェノール樹脂グラファイトシェルは、十分な強度、良好な再現性、低コストを有し、焼成中に明らかな柔らかさがないため、エポキシ樹脂グラファイトシェルの製造プロセスよりも優れています。 米国ハウメット社のリロネス[2]

彼が公開した特許の中で、彼はグラファイト溶融モールドシェルのプロセスと使用法を紹介しました。人造グラファイトは塗料で配合され、その後コーティングされ、焼成されて一定の厚さと強度を備えたシェルを形成し、優れた降伏特性を備えています。 したがって、グラファイトサンドまたはグラファイトスラリーを使用してシェルを作成します。グラファイトは高温で酸素と反応して還元雰囲気を形成し、型に注入された高温の金属を酸化から保護します。 グラファイトは高温での断熱特性も備えており、これにより金型シェルの薄肉キャビティへの溶融金属の充填能力が向上し、金型シェルの局所的な熱放散能力が変化し、金型シェルの冷却と凝固の順序が変化します。鋳造。 ２つ目は石を使うこと

インクは、金型シェルの焼成プロセス中に酸化して流出し、金型シェル内に均一に分散した微細孔を形成し、その結果、金型シェルの通気性が増加します。

1.1.2 酸化物材料からなるシェル

酸化物セラミックは、最も一般的に使用される鋳型コーティング材料であり、溶融金属の冷却速度を低下させ、優れた断熱特性を備えています。インベストメント鋳造 材料セラミックスには、活性金属の鋳造材料として使用される Y2O3、Al2O3、CaO、MgO などが含まれます。研究の過程で、研究者はさまざまな結合剤を組み合わせて、適切な酸化物セラミック耐火材料を選択し、粉末の粒径を変更したり、酸化物結合剤と酸化物粉末を配合してコーティングの特性を最適化しました。 シリカゾルコーティングのレオロジーおよびセラミックモールドシェルの常温および高温強度に及ぼすAl2O3粉末の3つの異なる粒径の影響を研究したところ、80μmのAl2O3粉末で作られたシェルは良好な常温強度を有することが判明した。しかし、高温強度が劣ります。 Qi Xiumei の Y/Y (イットリア接着剤とイットリア粉末で形成されたコーティング)、ZY/ZY (イットリア安定化ジルコニア結合剤とイットリア安定化ジルコニア粉末で形成されたコーティング)、および TJ/ZC (以下を含む 3 つの表面層材料の特性) に関する研究国産接着剤と酸化カルシウム安定化酸化イットリウム粉末をTG/DTA試験、シェル強度試験、熱膨張性能試験を通じて研究した結果、TJ/ZC表層タイプのシェルの残留強度は焼成温度tsの増加に伴って直線的に増加しました。残留強度は 4.1 ～ 6.0 MPa です。 表層材料は残留強度が高く、溶融金属の衝撃に耐える能力が高く、表層シェルが脱落しにくく、鋳造物の表面品質が良好であり、TJ/ZC材料が理想的であることを示しています。チタン合金精密鋳造用表層材。