渦巻く鋳造鋳造の冷却と凝固プロセスの予防策は何ですか

高速回転機械のコアコンポーネントとして、 渦巻くインペラーキャスティング 複雑な幾何学的構造、高い鋳造困難、および組織密度と機械的特性の非常に高い要件があります。鋳造プロセス全体で、冷却段階と凝固段階が決定的な役割を果たします。冷却速度と凝固経路の合理的な制御は、収縮、熱い亀裂、粗い組織などの一般的な鋳造欠陥を効果的に回避できます。

鋳造品質に対する冷却と固化プロセスの影響
冷却段階と固化段階は、金属組織の形成プロセスを直接決定します。不適切な冷却速度は、粗い粒子、過度に長い樹状突起、および不均一な組織につながる可能性があります。障害のある凝固経路または閉塞した収縮チャネルは、収縮と収縮の欠陥を起こしやすいです。複雑な構造と不均一な壁の厚さを備えた渦インペラー鋳物の場合、全体的な冷却バランスと局所温度勾配を制御することが特に必要です。

効果的な収縮を確保するための連続固化を制御します
Vortex Impellerのハブ部分は、通常、鋳造の最も厚い領域であり、熱容量が大きく、冷却が遅く、熱いノードを簡単に形成できます。効果的な収縮が実行されない場合、この部分で中央の収縮が発生します。適切に設計されたライザーシステムは、連続固化を達成するための基礎です。以下の測定が推奨されます。
収縮給餌チャネルを遮るもののない状態に保つために、ハブとブレードルートの接合部に絶縁ライザーを配置します。
ライザーホットノードシミュレーション分析ソフトウェアを介して最適化して、溶融金属が常に遠端からライザーに固化するようにします。
排水ライザーを追加して、内部のゆるみを減らすために最初に給餌する必要がある領域に高温溶融金属を導きます。

チラーを使用して、ローカル冷却速度を調整します
渦インペラー鋳物の凝固速度分布は、薄い刃と厚いハブのために非常に不均一です。冷却バランスを制御するために、チラーテクノロジーを使用してローカル温度勾配を調整できます。
銅または鋳鉄のチラーをハブの周りとホットノードの下に置いて、冷却速度を上げ、固化時間を短縮します。
過度の冷却によって引き起こされる熱亀裂を防ぐために、薄壁の刃領域でチラーを使用しないでください。
チラーの厚さ、サイズ、レイアウトを通る熱流の方向を制御して、地域の等温固化を実現します。

熱ストレス集中を避けるために全体的な冷却曲線を制御する
不均一な冷却速度は、微細構造の形成に影響するだけでなく、温度勾配が過剰になり、亀裂を引き起こすため、熱応力濃度を引き起こす可能性があります。キャスト中の全体的な冷却曲線に特に注意を払う必要があります。
カビの材料と厚さを合理的に設計して、空洞内の均一な熱放散を確保します。
精密鋳造では、セラミックシェルを局所的に予熱するか、断熱層を設定して、シェルの内側と外側の温度差を制御できます。
大規模な鋳物の場合、セグメント化された冷却または温度制御された炉冷却を使用して、熱ショックと構造変形を防ぐことをお勧めします。

潜在的な欠陥領域を避けるために、サーマルノード分析を改良します
熱ノードの分布と潜在的な収縮リスクは、固化プロセスシミュレーションを通じて直感的に特定できます。予備分析のために数値シミュレーションツールを使用することをお勧めします。
ProcastやMagmasoftなどのシミュレーションソフトウェアを使用して、温度フィールドと凝固速度の同等の図を描画します。
「最後の固化ゾーン」の位置をクリアし、完全な収縮補償パスがあるかどうかを分析することに焦点を当てます。
シミュレーションの結果に従って、ライザーのサイズ、チラーレイアウト、およびシステム構造を最適化して、凝固の質を向上させます。

結晶構造の制御と機械的特性の最適化
冷却プロセスは、金属の粒構造と機械的特性に直接影響します。ステンレス鋼や二重鋼などの渦インペラの一般的な材料は、冷却速度に敏感です。次の組織管理対策を講じる必要があります。
方向性凝固技術を使用して、柱状の結晶を導き、主応力の方向に沿って成長し、疲労強度を改善します。
オーステナイトからフェライトへの変換中の沈殿相の粗大化を防ぐために、合理的な範囲内の冷却速度を制御します。
高性能材料については、精製業者またはトレース要素を適切に導入して、穀物の洗練を促進します。