球状黒鉛鋳鉄鋳物の引け巣やポロシティを解決・防止するための技術的対策については、現在、鋳型の剛性と強度を十分に確保し、化学組成を共晶組成に近づけ、球状化・接種処理を強化して十分な黒鉛化膨張を発生させることがコンセンサスとなっている。しかし、プロセス設計には依然として議論の余地がある。平衡凝固理論によれば、球状黒鉛化膨張は凝固収縮を相殺することができる。したがって、プロセスでは、単位時間あたりの収縮と膨張、収縮と供給が比例するように対策を講じるべきである。膨張と動的収縮の重ね合わせは、鋳物の供給目的を達成するために使用される。押湯を使用する概念は、供給を制限することであり、押湯は鋳物の凝固よりも遅くする必要はありません。チルの役割は、鋳物の肉厚差をバランスさせ、ホットスポットを排除し、黒鉛化を促進することです。一方、ダクタイル鋳鉄の収縮は膨張よりも大きいため、外部からの給湯が必要であると考える人もいます。押湯は鋳物の凝固よりも遅くすることはできません。チルの役割は、溶銑の収縮を早め、加速することであり、より早期かつ適切な給湯に有利であり、膨張と収縮の重なりには影響を与えません。重要な違いは、黒鉛化膨張による自己補償収縮を重視するか、外部からの給湯を重視するかにあります。

XINDAは、ダクタイル鋳鉄の引け巣およびポロシティ問題へのターゲットソリューションにおいて、鋳造業界における数十年にわたる技術的専門知識を活用し、顧客ニーズを常に最優先に考え、複雑な鋳物の品質管理課題に焦点を当て、世界中の顧客にカスタマイズされたプロセスソリューションを提供しています。当社は、専門的な研究開発チームを擁し、ダクタイル鋳鉄の凝固過程における膨張と収縮のバランスを精密に制御しています。チル設定、材料配合、球状化接種処理などの主要分野において成熟した技術システムを開発し、多くの業界リーダーが困難な鋳物における引け巣欠陥を克服できるよう支援し、広く市場で認知されています。

XINDAのお客様におけるチル設置のケーススタディをご紹介します。この鋳物は風力タービンのギアボックス内に設けられた遊星キャリアで、材質はQT700-2A、重量は3トン、肉厚は約120mmでした。当初、シャフトのチルは比較的厚く、隙間も大きく、チルの有効冷却面積は鋳造に必要な総冷却面積のわずか30%に過ぎず、鋳造品質は非常に不安定でした。欠陥検査中にシャフトの付け根やチル間の収縮欠陥が頻繁に発見されました。その後、XINDA技術チームの的確な指導の下、チルを薄くし、冷却面積を増やすことでチル設計を最適化しました。チルの肉厚が薄くなったことで、チルの隙間も適切に縮小され、最終的に安定したプロセスソリューションに成功しました。これにより、収縮欠陥の問題が完全に解決されただけでなく、生産効率が向上し、製造コストも削減されました。風力発電、建設機械、自動車部品などの大型で厚い部品でも、小型で精密な部品でも、シンダ はコアとなる技術的優位性を活かして、ひけ巣や多孔性に対する効率的で信頼性の高いソリューションを顧客に提供できます。

ダクタイル鋳鉄は、炭素含有量と炭素当量が高いため、黒鉛化膨張が大きくなります。ダクタイル鋳鉄はペースト状に凝固するため、共晶時間が長くなります。共晶初期には黒鉛化膨張が大きくなりますが、後期にはオーステナイト相内で黒鉛が成長するにつれて黒鉛化膨張は小さくなります。そのため、特定の部品においては、鋳物において凝固収縮と膨張が分離した状態として現れます。

単に収縮と膨張を分離し、外部からの供給を必要とするだけでは、必ずしも問題を解決できない可能性があります。しかし、黒鉛化膨張による自己供給効果を過度に重視することも効果的ではありません。鋳物の構造特性を総合的に考慮する必要があります。これは本質的に平衡凝固理論の発展形です。実際、鋳造収縮を説明するために圧力理論を用いる方が、より包括的かつ効果的かもしれません。鋳物の収縮欠陥を防ぐのに役立つすべてのプロセス対策は、凝固中に鋳物の局所領域における全体的な圧力を高めることと見なすことができます。これは、負圧を低減または最小化する、あるいは正圧またはその利用率を高めることによって行われます。

引け巣によって発生する負圧を低減し、黒鉛化を促進し、その利用を促進する工程対策は、ほぼ全ての球状黒鉛鋳鉄鋳物の引け巣欠陥防止に有効であるが、実際の操業においては溶湯の静水圧の利用方法が異なっている。薄肉小型部品の場合、共晶段階が断面全体で均一であるため、剥離により膨張収縮を利用できない。そのため、凝固を正圧レベルに維持するためには、液体の静水圧を利用することが重要である。一方、厚肉大型部品の場合、その構造上、断面の外側と内側の共晶凝固順序、すなわち黒鉛化膨張時間と凝固収縮時間の差が生じる。これにより、内側と外側の膨張収縮が重ね合わされ、外部静水圧を必要とせずに健全な鋳物を製造することが可能となる。逆に、外部からの押湯は逆効果となる場合がある。