投資キャスティングサーフェスフィニッシュ

1. 導入

インベストメント鋳造 (「ロストワックス」キャスティングとしても知られています) 複雑な幾何学を生成する能力が高く評価されています, 薄い壁, そして細かい詳細.

他の鋳造方法よりも最も重要な利点の1つは、本質的に優れたas-castの表面仕上げです.

それにもかかわらず, 「十分に」高価値産業ではめったに十分ではありません。, フィット, 外観, 下流の製造コスト.

この記事では、複数の角度からの投資キャスティング表面仕上げを探ります: メトリックと測定, プロセス変数, 合金効果, キャスティング後の治療, 業界の要件, そして新興技術.

私たちの目標は、エンジニアを装備することです, ファウンドリーマネージャー, プロのデザイナー, コストとリードタイムの​​バランスをとりながら表面の品質を最適化する方法についての権威ある理解.

2. 投資キャスティングの基礎

失われたワックスプロセスの概要

クラシック インベストメント鋳造 ワークフローは、4つの主要な段階で構成されています:

1. ワックスパターン生産: 溶融ワックスを再利用可能な金属ダイに注入して、最終的なジオメトリのレプリカを形成します.
   冷却後, パターンは削除され、ゲーティング/ライザーシステムに組み立てられます (「木」).
2. シェルビルディング: ワックスアセンブリはセラミックスラリーに繰り返し浸されます (通常、コロイドシリカまたはジルコニウムベース) 細い耐衝撃性のスタッコでコーティングされています.
   複数のレイヤー (通常4〜8) 厚さ6〜15 mmのシェルを産みます, 部品サイズに応じて. 中間乾燥は各堆積物に続きます.
3. 脱線と発砲: シェルは溶けてワックスを燃やすために熱的に循環しています, 空洞を離れる.
   その後の高温浸漬 (800–1200°C) セラミックシェルを焼きます, 残留バインダーをドライブします, そして、金属充填のために空洞表面をプライムします.
4. 金属の注ぎと固化: 溶融金属 (合金固有の溶融±20〜50°C過熱) 加熱されたシェルに注がれます.
   制御された固化後, シェルは機械的または化学的にノックアウトされています, 個々の鋳物はゲーティングシステムから切断されます.

使用される典型的な材料と合金

投資キャスティングは、幅広い合金に対応しています:

• スチール & ステンレス鋼 (例えば, AISI 410, 17-4 PH, 316L)
• ニッケルベースの超合金 (例えば, インコネル 718, ヘインズ 282)
• コバルトクロミウム合金 (例えば, 医療インプラントのコクロ)
• アルミニウム合金 (例えば, A356, 7075)
• 銅 真鍮合金 (例えば, C954ブロンズ, C630真鍮)
• チタン そしてその合金 (航空宇宙コンポーネント用のTI-6AL-4V)

測定されたキャストの粗さは通常、範囲です ラ 0.8 µmからRAへ 3.2 μm, シェルの定式化とパターンの詳細に応じて.

対照的に, しばしば砂の鋳造は〜raを生みます 6 µmからRAへ 12 μm, ダイキャスティング〜ra 1.6 µmからRAへ 3.2 μm.

3. 表面仕上げメトリックと測定

粗さパラメーター (ラ, RZ, RQ, Rt)

• ラ (算術平均粗さ): 中心線からの粗さプロファイルの絶対的な逸脱の平均. 最も一般的に指定されています.
• RZ (平均最大高さ): 5つのサンプリング長にわたる最高のピークと最低の谷の合計の平均; 極端に敏感です.
• RQ (根平均平方根の粗さ): 二乗逸脱の平均の平方根; RAに似ていますが、より大きな偏差に重み付けされています.
• Rt (総高さ): 評価長全体にわたる最高のピークと最低谷の間の最大垂直距離.

一般的な測定ツール

• スタイラスプロフィロメーターに連絡します: 制御された力の下で表面を横切ってダイヤモンドチップスタイラスがドラッグします. 垂直解像度〜10 nm; 典型的な横方向サンプリング 0.1 mm.
• レーザースキャン/プロファイル顕微鏡: フォーカスレーザースポットまたは共焦点光学系を使用した非接触法. 迅速なデータ収集を伴う3D地形マッピングを有効にします.
• 白色光干渉計: サブミクロンの垂直解像度を提供します, 滑らかな表面に最適です (<ラ 0.5 μm).
• 構造化された光を備えたビジョンシステム: インライン検査のために広い領域をキャプチャします, 垂直解像度は制限されていますが (〜1〜2 µm).

業界の基準と公差

• ASTM B487/B487M (鉄鋼投資鋳造 - 表面の粗さ)
• ISO 4287 / ISO 3274 (幾何学的な製品仕様 - 表面のテクスチャ)
• 顧客固有の許容範囲 - e.g。, 航空宇宙の翼根の顔: ra≤ 0.8 μm; 医療インプラント表面: ra≤ 0.5 μm.

4. キャストの表面仕上げに影響する要因

ワックスパターンの品質

ワックスの定式化と表面のテクスチャ

• ワックス組成: パラフィン, 微結晶ワックス, ポリマーブレンドは柔軟性を決定します, 融点, そして収縮.
  プレミアムワックス製剤にはマイクロフィラーが含まれます (ポリスチレンビーズ) 収縮を減らし、表面の滑らかさを改善するため.
• パターン注入変数: カビの温度, 噴射圧力, 冷却時間, ダイの品質はパターンの忠実度に影響します.
  磨かれたダイ (〜ミラーフィニッシュ) ワックスに低い運転を転送します (〜RA 0.2-0.4 µm). 標準以下のダイの研磨は、シェルに刻印されたかすかなイジェクターのピンマークまたは溶接ラインを導入することができます.

パターン製造方法 (射出成形対. 3D 印刷)

• 従来の射出成形: 均一になります, ダイが十分に維持されている場合、非常に再現可能な表面パターン.
• 3Dプリントポリマーパターン (バインダージェット, SLA): スチールツールなしで迅速なジオメトリの変更を有効にします.
  典型的な印刷された粗さ (〜RA 1.0-2.5 µm) シェルに直接翻訳します, 多くの場合、追加の平滑化が必要です (例えば, 細かいスラリーを浸すか、制御されたワックスコートを適用する).

シェル型の組成とアプリケーション

プライマリおよびバックアップコーティング: 粒度, 結合剤

• 一次コーティング (「スタッコ」): 細かい耐火性 (20–35 µmシリカまたはジルコン). 細かい粒子は、より低いas-castの粗さを生成します (RA 0.8-1.2 µm).
  粗い穀物 (75–150 µm) RA 2〜3 ​​µmを獲得しますが、高温合金の熱衝撃耐性を改善します.
• バインディングスラリー: コロイドシリカ, ケイ酸エチル, またはジルコンソルバインダー; 粘度と固形物の含有量は、パターンのスラリー「ウェットアウト」に影響します.
  ピンホールのない均一なカバレッジは、局所的な粗さのスパイクを避けるために重要です.
• バックアップ「スタッコ」レイヤー: 粒子サイズの増加 (100–200 µm) 各レイヤーがシェル強度のために表面の忠実度を取引する; ビニールまたは耐衝撃性のバインダーは、収縮と接着に影響します.

シェル層と厚さの数

• 薄いシェル (4–6コート, 6–8 mm): より低い厚さの変動を生成します (< ±0.2 mm) 細部は細かいが、脱線中にシェルの割れをリスクします. 典型的なas-castの粗さ: RA 0.8-1.2 µm.
• シェルが厚い (8–12コート, 10–15 mm): 大型または発熱合金の方が堅牢ですが、マイナーな「プリントスルー」効果を作成できます, シェルの屈曲によるわずかに拡大したスタッコのテクスチャー.
  キャストの粗さ: RA 1.2-1.6 µm.

シェルの整合性に対する非波の影響

• Steamオートクレーブ脱線: 急速なワックスの避難は、初期のシェル層に熱応力を誘発する可能性があります, 表面に刻印するマイクロクラックを引き起こします.
  制御されたランプレートとより短いサイクル (2–4分) 欠陥を軽減します.
• オーブンデワックス: バーンアウトが遅い (6–10 hランプ873–923 k) ストレスを減らしますが、より多くの時間を消費します, コストの増加.
• 仕上げへの影響: ひび割れたシェルの内部表面は、キャスティング表面に細かい耐火物を堆積させることができます, 粗さを高める (例えば, RAはからジャンプします 1.0 µm to 1.5 μm).

脱ワックスと予熱

ワックスとシェルクラッキングのリスクの熱膨張

• ワックス膨張係数 (〜800×10⁻⁶ /°C) 対. セラミックシェル (〜6×10⁻⁶ /°C): 蒸気中の差動膨張は、通気口が不十分な場合、シェルを割る可能性があります.
• 通気構成: 通気口の適切な配置 (木の上, 近くの薄いセクション) 内部に圧力をかけずにワックスが逃げることができます.
• 表面仕上げの衝撃: 金属注入中にチェックされていないデポジット「スタッコダスト」に移動する亀裂, ローカライズされたラフスポットを引き起こします (ラ > 2 μm).

シェルの欠陥を最小限に抑えるために、燃え尽きを制御しました

• ランプソークプロファイル: スローランプ (50 °C/h) まで 500 ℃, 次に、バインダーとワックスを完全に排除するために2〜4時間保持します.
• 真空またはバーンアウトオーブン: 減圧環境は、ワックス分解温度を低くします, 熱ショックの減少. シェルの完全性が維持されます, 表面の忠実度の向上.

溶融パラメーターと注入パラメーター

溶融温度, 過熱, と流動性

• 過熱 (+20 °Cに +50 液体上100°): 流動性を保証します, コールドショットを減らします.
  しかし, 過度の過熱 (> +75 ℃) ガスピックアップと酸化物の同伴を促進します, 表面下の粗さにつながります.
• 合金粘度の変動:

• • アルミニウム合金: 溶融温度が低い (660–750°C), 高い流動性; AS-CAST RA〜1.0 µm.
  • ニッケルスーパーアロ: 1350〜1450°Cで溶けます; 流動性が低い, 表面の寒さのリスク - わずかな波紋での結果 (RA 1.6-2.5 µm).

• フラックスと脱ガス: 回転式の脱気物質またはフラックスの追加を使用すると、溶解した水素が減少します (アル: 〜0.66 mlH₂/100 gで 700 ℃), 知覚される表面粗さに影響を与える可能性のある微量の繁殖を最小化します.

注ぎ速度と乱流制御

• 層状vs. 乱流: ラミナーフィル (< 1 MS) 酸化物の閉じ込めを防ぎます. 中空または複雑な鋳物用, セラミックフィルターを使用した制御ゲーティング (25–50 µm) 流れをさらに滑らかにします.
• 注ぎのテクニック:

• • 下の注ぎ: 表面乱流を最小限に抑えます; 薄壁の航空宇宙鋳物で好まれます.
  • トップ: 酸化物の嵐のリスク; タンディッシュストッパーの使用は、流れを調節するのに役立ちます.

• 表面の衝撃: 乱流は、空洞壁に付着する酸化物包含物を生成します, マイクロルーネスを引き起こします (ra spikes > 3 局所領域のµm).

固化と冷却

シェル熱伝導率と冷却速度

• シェル材料の熱拡散性: コロイドシリカシェル (〜0.4 w/m・k) ジルコンシェルよりも涼しい (〜1.0 w/m・k).
  より遅い冷却は、より滑らかな粒界の境界でより細かい樹状構造を育てます (〜RA 1–1.2 µm) 対粗い構造 (RA 1.5-2.0 µm).
• スプルーの場所と悪寒: 戦略的に配置された悪寒 (銅または鋼) ホットスポットを減らします, 不均一な収縮により表面の波紋が減少します.

ホットスポットと表面の波紋

• 大きな断面内の発熱コア: ローカルホットスポットは、凝固を遅らせることができます, 微妙な表面の「オレンジピール」テクスチャの作成隣接する細いセクションが以前に固化するとき.
• 緩和: 絶縁飼料または悪寒を使用して、局所的な固化時間を制御する. 均一な穀物の成長を保証します, 表面仕上げを維持します < ラ 1.0 重要な領域でµm.

シェルの除去とクリーニング

メカニカルシェルノックアウト対. 化学剥離

• 機械的なノックアウト: 振動ハンマーの破裂シェル, しかし、金属表面に細かい耐火チップを埋め込むことができます.
  最小限の振動力は埋め込みを減らします, ノックアウト後のra〜1.0〜1.5 µmを獲得します.
• 化学剥離 (溶融塩浴, 酸性溶液): 機械的な力なしでシリカマトリックスを溶解します, 通常、より良い表面を保存します (RA 0.8-1.2 µm) しかし、厳格な酸の取り扱いと廃棄プロトコルが必要です.

残留抵抗性粒子除去 (ショットブラスト, ウルトラソニクス)

• ショットブラスト: ガラスビーズの使用 (200–400 µm) 制御された圧力で (30–50 psi) 残留粒子と軽い酸化物スケールを除去します, 0.8〜1.0 µmのRAの精製表面.
  過剰なブラストは、表面の覗き見を誘発する可能性があります, マイクロトポグラフィーの変更 (RA〜1.2 µm).
• 超音波クリーニング: 水性洗剤溶液のキャビテーションは、微小形を変えることなく細かいほこりを除去します.
  通常、最小限の粗さで医療または航空宇宙鋳造に使用されます (<ラ 0.8 μm) 重要です.

5. 材料と合金の考慮事項

表面酸化物と微細構造に対する合金化学の影響

• アルミニウム合金 (A356, A380): 急速な酸化は安定した膜を形成します; As-Castの粒界は最小限のリッジを残します. RA 0.8〜1.2 µm達成可能.
• ステンレス鋼 (316L, 17-4 PH): 注入中にパッシブCr₂O₃層が形成されます; 微細構造 (フェライト対. オーステナイトアカウント) 「表面ファセット」に影響を与えます。 RAは通常1.2〜1.6 µmです.
• ニッケルスーパーアロ (インコネル 718): 液体が少ない, より反応的; 酸化物がより厚く密着しています, シェル合金反応は、シェルインターフェイスにNiの「メッキ」を誘導する可能性があります.
  制御されたシェル製剤は、RAを1.6〜2.0 µmに減らします.
• コバルトベースの合金 (cocmo): もっと強く, 鋳造の流動性が低い; 頻繁に表面仕上げ〜RA 1.5〜2.0 µm投資シェルが微細な穀物でジルコン/ムライトを使用しない限り.

一般的な合金とそれらの典型的なAs-Cast仕上げ

表面テクスチャに対する粒子構造と収縮効果

• 方向凝固: シェルの厚さと悪寒によって制御して、均一な穀物サイズを達成する (<50 μm) 表面で. 細かい穀物はより滑らかな表面を生成します.
• 縮みのライザーとホットスポット: 不均一な固化は、重いセクションの近くでわずかな凹の「シンクマーク」または「ディンプル」を引き起こす可能性があります.
  適切なゲーティングと断熱袖 (RAバリエーションを維持します < 0.3 部品全体でµm).

6. キャスティング後の表面処理

最高のアシスト仕上げでさえ、しばしば緊密な仕様を満たすために二次プロセスが必要です. 以下は、最も一般的なキャスト後の治療と表面仕上げへの影響です.

研削と機械加工

• ツール & パラメーター:

• • タングステンカーバイド & CBN挿入 鋼と超合金のため; アルミニウム用のタングステンカーバイドツール.
  • 送り速度: 0.05–0.15 mm/Revの回転; 0.02–0.08 mm/Rev for Milling; RAを標的とするときの低いフィード < 0.4 μm.
  • 切断速度:

• • • アルミニウム: 500–1000 m/me (仕上げパス).
    • ステンレス: 100–200 m/i (仕上げパス).

• 表面の完全性: 不適切なパラメーターは、おしゃべりまたは組み込みのエッジを誘導します, RAを1.0〜1.5 µmに上げる. 最適化されたパラメーターが達成されます RA 0.2-0.4 µm.

研磨吹き

• メディア選択:

• • ガラスビーズ (150–300 µm): より滑らかになります, マット仕上げ (RA 0.8-1.0 µm).
  • アルミナ穀物 (50–150 µm): より攻撃的; マイナーな表面ピットを除去できますが、合金をエッチングする場合があります, RA 1.2–1.6 µmを産出します.
  • セラミックビーズ (100–200 µm): バランスの取れた除去と平滑化; ステンレスに最適です, RA 0.8〜1.2 µmの達成.

• プレッシャー & 角度: 30–50 psi 45°〜60°から表面から、過度の覗き見なしで一貫した洗浄.

研磨とバフ掛け

• 連続したグリットの進行:

• • 320〜400グリットから始めます (RA 1.0〜1.5 µm) →600〜800グリット (RA 0.4-0.6 µm) →1200–2000グリット (RA 0.1-0.2 µm).

• 研磨化合物:

• • アルミナペースト (0.3 μm) 最終仕上げ用.
  • ダイヤモンドスラリー (0.1–0.05 µm) ミラー表面用 (ラ < 0.05 μm).

• 装置: 回転バフホイール (凹面の表面用), 振動ポリッシャー (複雑な空洞の場合).
• アプリケーション: ジュエリー, 医療用インプラント, 鏡面反射を必要とする装飾コンポーネント.

化学的および電気化学的仕上げ

• 酸洗い: 酸性浴 (10–20％HCl) スケールと表面下の酸化を除去します. 危険であり、中和が必要です. 典型的な仕上げ: RAはから改善します 1.5 µm〜〜1.0 µm.
• 不動態化 (ステンレスのために): 硝酸またはクエン酸処理は、遊離鉄を除去します, Crouso₃保護層を強化します; ネットRA削減〜10–15％.
• 電解研磨: リン/硫酸電解質の陽極溶解.
  マイクロアスペリティを優先的に滑らかにします, RA 0.05–0.2 µmの達成. 医療に共通, 航空宇宙, および高純度アプリケーション.

コーティングとプラット

• 粉体塗装: ポリエステルまたはエポキシ粉末, 厚さ50〜100 µmまで硬化します. マイクロバレを埋めます, 最終表面でRA〜​​1.0〜1.5 µmを産出します. しばしば、接着を確保するためにプライマーが適用されます.
• プラット (で, 銅, 亜鉛): エレクトロレスニッケル堆積物 (〜2〜5 µm) 通常、RAは0.4〜0.6 µmです. マイクロデフェクトの拡大を避けるために、低RAから低いRAへ.
• セラミックコーティング (DLC, PVD/CVD): ウルトラスティン (< 2 μm) とコンフォーマル. RAの理想 < 0.05 µmは、摩耗や滑り表面に必要です.

7. 表面仕上げはパフォーマンスに影響を与えます

機械的性質: 倦怠感, 着る, ストレス集中

• 疲労寿命: RAの各倍増 (例えば, から 0.4 µm to 0.8 μm) 疲労強度を約5〜10％減らすことができます. シャープマイクロピークは、亀裂開始部位として機能します.
• 耐摩耗性: 滑らかな表面 (ラ < 0.4 μm) スライドコンタクトの研磨摩耗を最小限に抑えます. 粗い仕上げ (ラ > 1.2 μm) トラップデブリ, 2体摩耗の加速.
• ストレス集中: 粗い表面からのマイクロノッチは、周期的な負荷の下でストレスを集中させます.
  削除するために仕上げます >95% 高サイクルの疲労部品にとって、微小アスペリティの重要性が重要です (例えば, 航空宇宙タービンハウジング).

腐食抵抗とコーティングの接着

• 隙間の下での腐食: 粗い表面は、水分または汚染物質を保持している微細片を生成する可能性があります, 局所腐食の加速. 滑らかな表面 (ラ < 0.8 μm) このリスクを減らします.
• コーティングの接着: 特定のコーティング (例えば, フルオロポリマーペイント) 制御された粗さが必要です (RA 1.0〜1.5 µm) 機械的なインターロックを実現します.
  滑らかすぎる場合 (ラ < 0.5 μm), 接着プロモーターまたはプライマーが必要です.

寸法精度とアセンブリフィット

• 薄壁ギャップ許容度: 油圧コンポーネントで, ある 0.1 MMギャップは、RAの場合、微小アスペリティによって占めることができます > 1.0 μm.
  機械加工または正確なシェル制御により、適切なクリアランスが保証されます (例えば, RAを必要とするピストン/シリンダーフィット < 0.4 μm).
• シーリングサーフェス: ラ < 0.8 µmはしばしば静的シーリング面に対して義務付けられています (パイプフランジ, バルブシート); より細かいra < 0.4 動的シールに必要なµm (ロータリーシャフト).

美学と消費者の認識

• 宝石と装飾品: ミラー仕上げ (ラ < 0.05 μm) 贅沢を伝えます. マイクロデフェクトは、光の反射を歪めます, 知覚価値を減らす.
• アーキテクチャハードウェア: 目に見える部分 (ドアハンドル, プラーク) 多くの場合、RAに指定されます < 0.8 直接照明の下で変色し、均一な外観を維持するためのµm.

8. 業界固有の要件

航空宇宙

• エンジンコンポーネント (タービンケース, 羽根): ra≤ 0.8 空力表面の劣化を防ぎ、層流を確保するためのµm.
• 構造継手: ra≤ 1.2 キャスト後µm, 次に、ra≤に機械加工されます 0.4 疲労批判的な部分のµm.

医療機器

• インプラント (ヒップステム, 歯科用アバットメント): ra≤ 0.2 µm細菌の接着を最小限に抑える; エレクトロポーリングされた表面 (RA 0.05-0.1 µm) また、生体適合性を高めます.
• 手術器具: ra≤ 0.4 µmは滅菌を促進し、組織の蓄積を防ぎます.

自動車

• ブレーキキャリパー & ポンプハウジング: ra≤ 1.6 µm as-cast; 多くの場合、交配サーフェスはRa≤に機械加工されています 0.8 適切なシーリングと耐摩耗性のためにµm.
• 審美的なトリム: ra≤ 0.4 一貫した塗料の光沢とパネルの統合のためのµmポリッシュまたはコーティング.

油 & ガス

• バルブボディ, ポンプインピーラー: AS-CASTRA≤ 1.2 μm; 研磨液に接触する表面は、侵食抵抗を改善するためにRA 1.2〜1.6 µmにグリットブラストされることがあります.
• 高圧マニホールド: ra≤ 1.0 溶接のオーバーレイまたはクラッディングの下で​​マイクロリークを防ぐためのµm.

ジュエリーとアート

• 彫刻, ペンダント, チャーム: ra≤ 0.05 ミラーポリッシュのµm - 多くの場合、マルチステージバフとマイクログリット研磨剤で達成されます.
• アンティーク仕上げ: 制御された酸化 (虐待) RA〜0.8〜1.2 µmで詳細を強調します.

9. 品質管理と検査

着信ワックスパターン検査

• 視覚チェック: シンクマークを探してください, フラッシュライン, かすかなイジェクターピンマーク.
• プロフィロメトリー: パターン表面のランダムサンプリング; 許容可能なra≤ 0.4 砲撃の前のµ​​m.

シェル品質監査

• シェルの厚さの均一性: 重要なセクションでの超音波ゲージ; ±0.2 mm許容範囲.
• 多孔性チェック: 小さな証人クーポンの染料浸透剤; どれでも > 0.05 一次層上のmm毛穴はリワークをトリガーします.

キャスト表面測定

• 接触または非接触プロフィロメトリー: パーツあたり5〜10の場所でRAを測定します - 批判的な機能 (フランジ, シーリングフェイス).
• 受け入れの基準:

• • 重要な航空宇宙部分: ra≤ 0.8 µm± 0.2 μm.
  • 医療用インプラント: ra≤ 0.2 µm± 0.05 μm.
  • 一般産業: ra≤ 1.2 µm± 0.3 μm.

後処理後の最終検査

• 3D地形マッピング: 表面全体のレーザースキャン; ローカライズされた高RA「スパイク」を識別します。
• コーティング接着テスト: クロスハッチ, 特定のRA範囲で塗料またはメッキの性能を確認するためのプルオフテスト.
• マイクロバイルド分析: 走査型電子顕微鏡 (誰が) 臨界表面にマイクロクラックまたは埋め込まれた粒子がないことを確認する.

統計的プロセス制御 (SPC)

• コントロールチャート: バッチ上のRAを追跡します-UCL/LCLはプロセス平均の周りで±1.5 µmに設定されています.
• CP/CPK分析: プロセス機能を確保します (CP≥ 1.33) 主要な表面機能の場合.
• 継続的な改善: 制御不足信号の根本原因分析 (ワックス欠陥, シェルクラック, 溶融温度異常) 変動を減らすため.

10. 費用便益分析

トレードオフ: シェルの複雑さと. 後処理労働

• プレミアムシェル (細かい耐火性, 余分なコート): シェルコストが10〜20増加します % しかし、キャスト後の研削/研磨を30〜50に減らします %.
• 基本的なシェル (粗い耐火性, コートが少ない): シェルコストを削減します 15 % しかし、同じ仕上げを達成するために下流の機械加工コストを駆り立てます。.

投資キャスティングと比較. 固体からの機械加工

• 薄壁, 複雑な形状: キャスティングは、RAでネットに近い形状をもたらします 1.0 µm as-cast.
  偽造ビレットからの機械加工には、大幅な在庫除去が必要です; 最終RA 0.4〜0.8 µmですが、2〜3×材料と機械加工コスト.
• 低容量のプロトタイプ: 3D印刷された投資パターン (ラ 2.0 μm) RAにマキシド後のCNCにすることができます 0.4 μm, リードタイムと表面耐性のバランス.

リーン戦略: プロセス制御を介した表面のリワークを最小化します

• ルート原因の削減: 重要な変数を監視してください - ワックスダイの温度, シェルルームの湿度, 注ぐスケジュール - ターゲット±±±±±±±標準のas-cast raを保つ 0.2 μm.
• 統合計画: 共同デザインのレビューは、ドラフトの角度とフィレットが波打つ傾向がある薄いセクションを避けることを保証します.
• モジュラー仕上げセル: 爆破用の専用セル, 研削, 専門知識を一元化し、変動性を低下させるためのエレクトロポリッシング, Rework Scrapを切断します 20 %.

11. 新興技術と革新

積層造形 (3Dプリントされたワックス/ポリマーパターン)

• ポリマーパターン (SLA, DLP): レイヤーの厚さを提供します〜 25 μm; ASプリントRA 1.2〜2.5 µm.
• 表面滑らかな技術: 蒸気滑らか (IPA, アセトン) RAを〜に減らします 0.8 砲撃の前のµ​​m. 複数のスタッココートの必要性を減らします.

高度なシェル材料: nano-sio₂, 樹脂結合シェル

• ナノ粒子のスラリー: 〜20 nmの粒子を備えたセラミックソル, パターンで初期RA 0.3〜0.5 µmを達成します.
• 樹脂イオンとゼオライトバインダー: より良い緑の強度と少ないボイドを提供します, マイクロピッティングの最小化, as-cast ra superalysの0.6〜0.9 µm.

表面粗さを予測するためのシミュレーションとデジタルツイン

• 計算流体のダイナミクス (CFD): モデル溶融金属の流れ, 局所的な表面欠陥と相関する再酸化ゾーンの予測.
• 熱統合モデリング: ローカル冷却速度を予測します; 穀物の拡大が表面を損なう可能性のあるホットスポットを識別します.
• デジタルツインフィードバック: リアルタイムセンサーデータ (シェル温度, 脾臓のために, 炉の雰囲気) 予測アルゴリズムに供給されます - 自動化された調整は、RAを±±範囲内に保ちます 0.1 μm.

シェルビルディングの自動化, 注ぐ, とクリーニング

• ロボットシェルディッピングステーション: スラリーの滞留時間とスタッコのアプリケーションの厚さを±内に制御する 0.05 mm.
• 自動化された注入ステーション: 正確にメーターの溶融過熱と流量 (± 1 ℃, ± 0.05 MS), 乱流を最小化します.
• 超音波シェル除去と超音波クリーニング: 一貫したシェルノックアウトと耐衝撃性の除去を確認します, 再現可能なRA±を生成します 0.1 μm.

12. 結論

Investment Castingの特徴は、他の鋳造プロセスと比較して、表面の詳細を細かく提供できることです.

しかし、優れた表面仕上げを達成して維持しています (ra≤ 0.8 μm, または重要なアプリケーションの方が優れています) シェルビルディングを通じてワックスパターンの設計から、あらゆるステップを勤勉に制御する必要があります, 鋳造, および後処理.

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