カスタムインベストメント鋳造ステンレス鋼油圧継手

1. 導入

投資 (失われたワックス) 鋳造は生産のための精密なルートです ステンレス鋼 複雑な形状を組み合わせた油圧継手 (積分ポート, 内部パッセージ, 薄い壁), 良好な表面仕上げとニアネットシェイプの経済性.

成功には適合する合金が必要です, 鋳造の練習と油圧作業の後処理 (プレッシャー, メディア, 温度), 厳格なテストを適用する (NDT, 耐圧/破裂, 腐食/不動態化) 生涯にわたる完全性を確保するために.

2. ステンレス製油圧継手にインベストメント鋳造を使用する理由?

• 複雑な内部形状: コアとワックスパターンにより内部通路が可能になります, マルチポートマニホールドと一体型ボス.
• 優れた表面ディテール: 砂型鋳造よりも微細なRa鋳造のままで、シール面の仕上げ作業を軽減します.
• 寸法精度: ロストワックス公差により、多くの場合、加工量が削減されます.
• 素材の柔軟性: 鋳造オーステナイト系, 二相ニッケル合金および一部の耐食性ニッケル合金は鋳造可能.
• 溶接部の減少: 溶接継手の数が少ないため、溶接に関連する潜在的な弱点や漏れ経路が減少します。.

3. 材料 & 合金の選択 – どのステンレスがどのサービスに適しているか

材料の選択は油圧から始まります サービス封筒: メディア (水, 油, 生理食塩水, 酸性液体), 動作温度, 最大作業圧力, および環境曝露 (海洋, サワーサービス).

インベストメント鋳造油圧継手用の一般的な合金の選択

4. インベストメント鋳造の設計 - 水圧特有の形状ルール

設計は油圧機能のバランスを取る必要があります, 圧力の完全性と鋳造性.

重要なルール

• 連続した肉厚: 急激な厚さの変化を避ける; テーパー状のステップとたっぷりとしたフィレットを使用する (最小フィレット半径 ≈ 1 ～ 1.5 × 公称壁).
• 最小壁厚: 鋳造ステンレス製油圧継手用 目標 ≥ 3–4 mm 圧力領域用; 薄い非圧力リブはさらに薄くすることもできますが、避けてください。 <2 荷重経路の mm.
  (鋳造所と話し合ってください。インベストメント鋳造と断面サイズは、収縮と気孔率に大きく影響します。)
• シール面: いつも 機械 シール面とOリング溝; 加工ウィンドウと許容値を残す (通常 0.5 ～ 1.5 mm).
  目標Ra ≤ 0.8 μm (32 分) 金属対金属または ORFS 面の場合; ra≤ 1.6 μm エラストマーガスケットに使用可能.
• スレッド: 重要な圧力継手では完全に鋳造されたねじ山を避ける - を使用してください。 機械加工されたねじ山 または頑丈な金属インサートを取り付けます (ヘリコイル, プレスインサート) 繰り返しのアセンブリ用.
• 内部パッセージ: 方向性凝固を促進するためにゲートとコアの配置を計画する; 閉じ込められた島や冷気遮断の原因となる細くて長い通路を避ける.
• ボス & ボスの強化: ボスウェビングを使用してボスを加工し、クランプ荷重を分散するためのリブを追加します; コアの穴はチャプレットで適切にサポートする必要があります.
• 溶接回避: 高応力下での溶接を最小限に抑える, 耐圧ゾーン; 溶接が必要な場合は、可能であれば低 C 鋳造グレードまたは溶接後の溶体化焼鈍を指定します。.

5. 鋳造工場の実践とプロセスパラメータ (溶ける, 貝殻, 注ぐ)

ロストワックス鋳造 ステンレスは溶融物の清浄度に注意が必要です, シェルの強度と制御された注入.

主要なプロセス要素

• 溶融 & 雰囲気: 誘導または真空誘導溶解 (VIM) 清潔さのために好ましい; 真空または不活性 (アルゴン) 注ぐことで酸化と介在物の形成が軽減されます. 二相鋼および高合金鋼用, 真空の練習が必要な場合があります.
• 温度について: 鋳造オーステナイトステンレス用の典型的な注入バンド: 1450–1550°C (正確な液体/固体合金を確認する).
  二相合金および超合金には、より高い溶解温度が必要な場合があります. シェルとの反応を高める過度の過熱を避ける.
• 投資 (シェル) タイプ: リン酸塩結合またはアルミナ/ジルコン強化埋没材は、ステンレスおよびより高い注入温度での使用に一般的です。これらは、必要な熱間強度を提供し、反応を軽減します。.
• 芯材: セラミックコア (結合シリカ, ジルコン, アルミナ) 内部流体チャネルに使用されます; チャプレットはコアをサポートします. コアの透水性とグリーン強度が重要です.
• 濾過 & 脱気: セラミックインラインフィルターとメルトスキミングにより異物を低減. ステンレスの脱気は水素よりもむしろ清浄度が重要です; 酸素管理が重要.
• シェルの予熱 & 注ぐ: に予熱された貝殻 ～600～950℃ 合金に応じて熱衝撃を軽減し、充填を改善します.
  ステンレスを注ぐ場合は、シェルを予熱することがよくあります。 600–800°C. ファウンドリ検証済みのスケジュールを参照.

6. 後処理: 機械加工, 熱処理, 表面仕上げと不動態化

機械加工 & 公差

• 機械シール面, 糸端, センサーポートと重要なデータ.
  図面上の加工ウィンドウ/追加を指定する. 一般的な機械加工公差: ±0.05–0.2 mm 臨界度に応じて.

熱処理

• 溶体化焼鈍 (必要に応じて): 一部の鋳造品では、溶体化焼き鈍しが行われます。 >1,040 ℃ その後急速に焼入れすると炭化物が溶解して耐食性が回復します。.
  大きな鋳物は歪む可能性があります; Low-Cグレードを選択してください (CF3/CF3M) 熱処理の必要性を減らすため.
• ストレス緩和: 歪みと残留応力の低減 - 合金と許容基準に応じて温度 ~600 ～ 750 °C.

表面仕上げ & 封印

• 不動態化: 化学的不動態化 (ASTM A967に基づく硝酸塩またはクエン酸塩) 不動態皮膜を強化し、埋め込まれた鉄を除去します.
  パッシベーション証明書とテストが必要 (フェロキシルまたは電気化学的) 必要に応じて.
• メッキ / コーティング: 無電解ニッケル, 亜鉛, 必要に応じて保護塗装を行うか、またはメッキで鋳造欠陥を隠す可能性があるため、作動油との適合性を満たさなければなりません.
• 電解研磨: サニタリーまたは高清浄度の継手の表面仕上げと耐食性を向上させます。.

7. 品質管理, 油圧継手のテストと受け入れ

QA プログラムはリスクに比例する必要があります: 圧力継手が必要です 100% または統計的に代表的なテスト.

代表的な QC 要素

• 材料試験報告書 (CMTR): 構成, 機械的試験, 熱数トレーサビリティ.
• 寸法検査: 重要なデータム用の CMM; スレッドとポートのゴー/ノーゴーゲージ.
• NDT: X線撮影 (X線) または内部気孔率の CT; 表面亀裂用の染料浸透剤; 大型鋳物用超音波. サンプリング レートは重要度によって異なります.
• 静水圧 / 圧力テスト: プルーフテストとバーストテスト. ガイダンス: を実行する 証拠 (リーク) 1.5× MAWP でのテスト そして バーストテスト ≥4× MAWP 認定サンプルの場合 - 規格および顧客の要件に合わせて調整します.
  書類試験の手順 (脾臓の加圧, 時間を押します, 許容可能な漏れ).
• トルクと組み立てのテスト: インサート/ねじの性能とガスケットの装着を検証する.
• 腐食と不動態化の検証: 必要に応じて塩水噴霧または浸漬試験; ロットごとの不動態化証明書.

8. 代表的な欠陥, 根本原因と材料ベースの軽減

圧力継手は容赦がありません - これらを検出して制御します:

9. 機械式, 腐食および圧力性能 — 使用する設計番号

予備設計では保守的な材料特性と安全係数を使用する; 特定の鋳物について実験的に検証する.

デザインアンカー (典型的な範囲)

• 使用圧力: 油圧システムは一般的に次のとおりです。 100 バー (1,450 psi) に 700 バー (10,150 psi) 業界にもよりますが.
  高圧油圧継手の定格が可能 まで 700 バー 以上 — 合金/設計を適宜選択してください.
• 実証試験: 特定 ≧1.5倍 最大作業圧力 (MWP) 最低限として; 多くの航空宇宙/重要なフィッティングはより高いプルーフ係数を使用します.
• バースト係数: 必要とする ≥3 ～ 4× MWP 資格試験で.
• 疲労設計: 周期的なストレスと圧力サイクルが人生を支配する; 代表的な鋳造クーポン試験からの疲労データを使用します。鋳造ステンレスの疲労耐久性は鍛造品よりも低いです。; 安全係数を含める (用途に応じた設計係数 2 ～ 4).
• トルク & 糸代: 機械加工されたネジを使用し、かじりを防ぐために嵌合ハードウェアのトルク仕様を検証します。 (潤滑剤を使用する, 焼き付き防止).
  ステンレス用, かじりはリスクです - ハードコーティングまたは 316L/CF3 グレードと管理された表面仕上げを検討してください.

10. 経済, リードタイム & 代替製造ルートを選択する場合

経済

• ツーリング & パターンコスト: 投資パターンと中子製造のコストは、単純な砂型鋳造ツールよりも高くなります; 回収は複雑さとボリュームによって発生します.
• 部品ごとのコスト: 単純な砂型鋳造よりは高いが、広範囲の鍛造よりは低い + 複雑な部品の機械加工.
• 二次操作: シール面の加工, 糸と後処理 (不動態化) 単価を追加する.

リードタイム

• パターン & シェルツール: 4–12週 複雑さに応じて典型的な.
• トライアルとプロセスの検証 (最初の記事): 追加 2–6週.
• 生産サイクルタイム: シェルの構築と流し込みスケジュールに依存します — シェル上に複数のパーツをベイク処理することで、パーツごとの処理が削減されます.

11. カスタムインベストメント鋳造 vs.. 代替プロセス

12. 結論

インベストメント鋳造 ステンレス鋼の油圧継手は、以下の強力な組み合わせを提供します。 精度, 複雑な形状の機能, 耐食性, および機械的信頼性—他の製造プロセスと一致させるのが難しい属性.

正しく設計された場合, インベストメント鋳造継手は複数のポートを統合可能, 組み立て箇所を減らす, 機械加工を最小限に抑える, 優れた表面品質を実現, 媒体に適した強力な冶金的完全性を維持しながら- 高圧油圧システムへ.

鍛造などの代替品と比較して, CNC加工, または砂型鋳造, カスタムインベストメント鋳造は、コンポーネントの複雑さとパフォーマンス要件が交差する場合に最適なバランスを実現します。.

複雑な形状の油圧継手用, 重量に敏感なデザイン, または統合された機能, インベストメント鋳造はコスト効率に優れています, スケーラブルな, 高品質な製造ルートと.

 

よくある質問

キャストは使えますか 304 (CF8) 海水サービスの継手?

いいえ — 304/CF8 は塩化物中での耐孔食性が制限されています. 使用 CF8M/CF3M (キャスト 316) または デュプレックス 海水用, 塩化物濃度と温度に応じて.

鋳造工場はどのようにして圧力継手の気孔を最小限に抑えているのか?

真空注型を使用することで, VIMが溶ける, セラミックろ過, 方向性供給と制御されたシェルの焼損/予熱; 後処理NDTによる結果の検証.

どのような耐圧と破裂圧力が必要か?

一般的な慣行: プルーフテスト ≥1.5× MWP および認定バーストテスト ≥3 ～ 4× MWP. 正確な要件については、該当する業界標準を参照してください。.

鋳造ステンレス継手に不動態化は必要ですか??

はい - パッシベーション (ASTM A967に基づく硝酸塩またはクエン酸塩) 遊離鉄を除去し、不動態皮膜を強化します。; 証明書が必要であり、, 重大な場合, 検証試験.

インベストメント鋳造の継手は鍛造継手と同じくらい強度がありますか?

鋳造継手は必要な強度を達成できます, ただし、鋳造微細構造と潜在的な気孔率により、疲労と破裂マージンが鍛造部品とは異なります。.

極度の疲労または最高の安全率の場合, 鍛造/機械加工部品が好ましい場合があります.