ステライト6B ロストワックス鋳造 ガスタービン翼部品 鋳造所

中核技術：ステライト6Bのロストワックス鋳造

当社のステライト6Bタービン翼は、多層セラミックシェル型（8～10層）、約1440°Cでの真空溶解、1050°Cでの型予熱を伴うロストワックス（インベストメント）鋳造により製造されます。制御された凝固（冷却速度：40～100°C/分）により、微細な等軸晶粒（0.5～2 mm）と優れた寸法安定性が得られます。このプロセスにより、±0.05 mmの公差と、常に1%未満の気孔率を達成しています。

ステライト6B合金の材料特性

ステライト6Bは、タービン条件下で優れた冶金学的安定性、焼付き抵抗性、および機械的強度を提供します。極端な温度、侵食、高速ガス流にさらされる翼に広く使用されています。主な特性は以下の通りです：

ステライト6Bは、高温下での連続使用においても強度と寸法の完全性を維持し、酸化、高温腐食、機械的摩耗に抵抗します。

事例研究：ステライト6Bガスタービン翼部品

プロジェクト背景

あるガスタービンOEMは、980～1050°Cで動作するタービン用の高耐久性第一段ノズル案内翼を必要としていました。当社鋳造所は、ASTM F90およびISO 9001品質基準を厳格に遵守したステライト6B部品を納入しました。部品は空力プロファイルに鋳造され、重要な肉厚は±0.05 mm以内に制御されました。

代表的なガスタービン翼モデルと用途

• 第一段ノズル案内翼：高温の燃焼ガスを導く高温翼で、1000°C超での耐酸化性と熱安定性が要求されます。

• 第二段遷移翼：高サイクル疲労と中程度温度にさらされ、優れた焼付き抵抗性と熱衝撃抵抗性が要求されます。

• 燃焼域翼セグメント：乱流、侵食、排ガスによる化学的腐食を受けます。

• 固定シュラウドブレード：周期的な熱条件下で高い寸法精度と一貫した機械的性能が要求されます。

これらの翼モデルは、タービン性能、気流制御、熱効率を維持するために重要です。

タービン翼製造ソリューション

鋳造プロセス ワックスパターンは射出成形され、セラミッククラスターに組み立てられ、真空補助ロストワックス鋳造を経て処理されます。約1440°Cでの注入と1050°Cでの型予熱により、冶金学的純度、制御された結晶粒サイズ、プロファイルの一貫性のための低収縮が保証されます。

後処理 部品は、気孔率を低減しクリープ抵抗を向上させるために、約1180°C、100 MPaでのホットアイソスタティックプレス（HIP）処理を受けます。仕上げには、重要な嵌合面とエッジプロファイルのためのCNC加工が含まれます。

表面処理 タービン翼は、必要に応じて、APS（エアプラズマスプレー）により施されるイットリア安定化ジルコニアなどの熱障壁コーティング（TBC）でコーティングされます。これらのコーティングは、熱疲労寿命を延長し、作動金属温度を約150～200°C低減します。

試験と検査 すべての部品は、X線検査、CMMによる寸法検証、金属組織顕微鏡検査、および高温での引張試験を含む厳格な品質管理を受けます。

タービン翼部品の主要な製造上の課題

• 複雑な空力輪郭上で±0.05 mmの寸法精度を維持すること。

• 高サイクル疲労抵抗性を確保するために、気孔率と結晶粒組織を制御すること。

• 高温使用域での冶金学的清浄度とコーティング密着性を確保すること。

結果と検証

納入されたステライト6Bタービン翼部品は、以下を実証しました：

• 3D CMMスキャンによる寸法精度検証（±0.05 mm）。

• HIPによる気孔率1%未満への低減とX線による確認。

• 引張強度≥960 MPaおよび35–42 HRC範囲内での一貫した硬度。

• 1050°Cでの1000時間サイクリック熱暴露試験による表面耐酸化性の検証。

よくある質問

1. なぜステライト6Bはタービン翼部品の鋳造に理想的ですか？

2. 精密ガスタービン部品に対してロストワックス鋳造はどのような利点を提供しますか？

3. 翼の寸法精度と構造的完全性をどのように検証しますか？

4. 翼の寿命を延ばすためにどのような熱障壁コーティングが使用されますか？

5. 異なるタービンモデルおよび段階用に翼の設計をカスタマイズできますか？