どの鋳造プロセスが高精度、複雑な幾何学の渦巻き模様を生成するのに最適です

投資キャスティングプロセスとコアの利点

Lost Wax Castingとも呼ばれる投資キャスティングは、溶融物ワックスまたはプラスチック型を使用して最終キャスティングの細かく詳細な形状を複製するという概念に基づいています。プロセス全体は、精密型の製造から始まります。その後、ワックスインジェクションマシンは、非常に正確なワックスパターンを大量生産します。これらのワックスパターンは、手動または機械的にワックスツリーに組み立てられます。次の重要なステップはシェルフォーメーションです。ワックスツリーは特定のスラリー（シリカソルなど）に浸され、耐火物を振りかけます。このプロセスは、十分な厚さと強度の多層セラミックシェルがワックスパターンの表面に形成されるまで、繰り返し繰り返されます。シェルが乾燥して固化した後、蒸気または熱を使用して内部のワックスパターンを溶かして追放し、インペラの形状を正確に複製する中空のセラミック空洞を残します。高温発火後、溶融金属が空洞に注がれます。凝固と冷却の後、シェルが壊れ、完成した鋳造が除去され、切断、研磨、およびその後の熱処理が除去されます。

この複雑なプロセスは、他の鋳造方法と比類のない投資キャスティングの利点を提供します。第一に、高精度は投資キャスティングの最も注目すべき機能です。カビの空洞は正確なワックスパターンから作成され、セラミックシェルは発射後に最小限の収縮を示すため、投資鋳造はCT4-CT6の寸法許容範囲を達成し、砂および金属鋳造よりもはるかに優れています。これは、ブレードクリアランス、ブレードの厚さ、刃角など、渦巻きの重要な幾何学的パラメーターにとって非常に重要であり、油圧パフォーマンスに直接影響します。

第二に、投資鋳造は複雑な幾何学を備えた鋳物を生成することができます。渦巻くインペラーブレードは、通常、3次元のねじれたフリーフォーム表面を備えており、多数のブレードが密接に間隔を空け、複雑な内部フローパスを備えています。これらの複雑な機能は、従来の鋳造方法を使用することを実現することが困難ですが、投資鋳造は、追加の機械加工を必要とせずに、複雑なフローパスやブレードの曲率など、ワックスパターンのすべての詳細を完全に複製し、加工後のワークロードとコストを大幅に削減することができます。

さらに、優れた表面品質は、投資キャスティングのもう1つの重要なセールスポイントです。シェルは細かいセラミックパウダーで作られているため、鋳造の表面粗さはRA3.2-6.3µmに達する可能性があり、ピンホールや砂の包有物などの表面欠陥が大幅に減少します。滑らかな表面は、インペラー内の摩擦抵抗を効果的に減らし、ポンピング効率を改善し、キャビテーションと摩耗を減らし、インペラーのサービス寿命を延長します。

他の鋳造プロセスとの比較

投資鋳造と砂の鋳造および金属型鋳造と比較すると、渦巻くインペラーの生産における独自の利点をより明確に理解できます。

砂鋳造はコストが低く、より厳しい精密要件でより大きな鋳物を生産するのに適しています。ただし、その主な欠点は、次元の精度と表面の品質が低いことであり、多くの場合、要件を満たすためにその後の広範な機械加工が必要です。 Swirl Impellerの複雑なブレード構造により、砂鋳造を使用した刃のクリアランスと厚さの設計要件を達成することが困難です。ピンホールや砂の包含物などの刃の表面欠陥も発生しやすく、流体性能に影響を与えます。

金属型鋳造（圧力ダイ鋳造など）は、より良い寸法の精度と表面の品質を実現できますが、その金型コストは非常に高く、金型構造はドラフト角度と分離面によって制限されているため、渦巻きのエンプラーなどの複雑な内部フローパスを持つ鋳物を生産するのに適していません。さらに、金属型鋳造は通常、低融点合金を鋳造するために使用され、特殊ステンレス鋼または高クロミウム鋳鉄で作られた耐摩耗性および耐腐食性の渦巻き装置には適していません。

渦巻くインペラー生産における投資鋳造の特定のアプリケーション

実際の生産では、投資鋳造技術は、渦巻くインペラーの製造における多くの課題に完全に対処できます。たとえば、インペラの耐摩耗性を確保するために、このプロセスは、ステンレス鋼（SS316L、CF8M）、二重鎖ステンレス鋼（CD4MCU）、および高音鋳鉄（CR26）などのさまざまな高硬質、耐摩耗性材料を鋳造できます。

さらに、投資キャスティングの高次元の一貫性のため、 渦巻き剤 同じバッチ内で生産されることは非常に交換可能であり、顧客のメンテナンスコストを削減します。鋳造の内部構造も密度が高く、収縮や多孔性がありません。これは、X線や超音波検査などの非破壊検査（NDT）を通じて検証でき、高負荷条件下でインペラーの信頼性を確保します。