Ti-5Al-2.5Sn (グレード6) ロストワックス鋳造による高性能航空機部品の鋳造

中核技術：Ti-5Al-2.5Snのロストワックス鋳造

当社は真空精密鋳造を使用して、Ti-5Al-2.5Sn部品をセラミックシェル型（8～10層）に鋳造します。合金は高真空（<10⁻³トール）下で約1650°Cで溶解・注入され、型は約1000°Cで予熱されます。制御された凝固（冷却速度：30～70°C/分）により、等軸結晶組織（0.5～2 mm）が確保され、重要な表面でのアルファケースの形成が防止されます。

Ti-5Al-2.5Sn合金の材料特性

Ti-5Al-2.5Sn (グレード6)は、高い比強度、低密度、優れた熱安定性を備えたニアアルファチタン合金です。機械的信頼性と耐熱性の両方が要求される航空機構造に広く使用されています。主な特性は以下の通りです：

そのクリープ抵抗性と酸化安定性により、Ti-5Al-2.5Snは高温で作動する一次および二次航空宇宙構造に理想的です。

事例研究：Ti-5Al-2.5Sn航空機部品の生産

プロジェクト背景

ある航空宇宙ティア1サプライヤーは、高高度UAVエンジン取付アセンブリ用の軽量で熱的に安定した鋳造部品を必要としていました。Ti-5Al-2.5Snは、その優れた溶接性、高温性能、および構造的完全性から選定されました。当社の工場は、AMS 4911およびISO 9001規格に準拠した真空鋳造部品を納品し、HIP後の気孔率は<1%、表面平坦度は±0.05 mm以内でした。

代表的な高性能航空機用途

• ジェットエンジンマウントアセンブリ： 高い疲労強度と溶接性のため、推力フレームラグおよびサポートにTi-5Al-2.5Sn鋳造品が使用されます。

• キャビン圧力隔壁フィッティング： 高度での圧力および温度変動下でも完全性を維持する精密鋳造構造部品。

• 環境制御システム (ECS) ダクトサポート： 酸化安定性と適度なクリープ抵抗性が要求される加熱気流環境にさらされる鋳造サポートおよびクランプ。

• 回転翼機トランスミッションハウジング： 振動負荷下で400°C付近での長期運転が可能な軽量筐体およびブラケット。

これらの部品は、先進的な航空宇宙プラットフォームにおける熱安定性、軽量化、および疲労耐久性をサポートします。

航空機部品製造ソリューション

鋳造工程 高純度ワックスパターンをセラミックシェルに埋め込み、約1650°Cで真空鋳造します。収縮欠陥とアルファケースの形成を防止するため、型の予熱および冷却パラメータは厳密に制御されます。

後処理 鋳造後、約920°C、100 MPaでのホットアイソスタティックプレス (HIP)により残留気孔率が低減されます。微細組織の改善と機械的特性の最適化のために、溶体化熱処理が適用されます。

仕上げ加工 最終形状はCNC設備を使用して加工され、取付インターフェースおよびシール面で厳しい公差が達成されます。複雑な形状および薄肉内部構造に対しては、EDMおよび深穴加工が特徴へのアクセスに使用されます。

表面処理 疲労および酸化抵抗性を向上させるため、表面はショットピーニングおよび不動態化処理される場合があります。スライドアセンブリでの摩耗を低減するために、チタン陽極酸化がオプションで適用されます。

試験および検査 すべての部品は、X線非破壊検査、CMM寸法スキャン、機械的特性試験、および金属組織検査を介して検査され、相分布および結晶粒制御が確認されます。

中核的な製造上の課題

• チタン溶解およびシェル除去時のアルファケースと酸化の防止。

• 薄肉航空宇宙ブラケットおよびフランジ形状での±0.05 mm公差の維持。

• 300–400°Cでの熱サイクル下での長期疲労抵抗性の確保。

結果と検証

• 3D CMM分析により確認された±0.05 mm以内の寸法精度。

• HIP後に達成された気孔率<1%、放射線検査により検証。

• 300°Cで検証された機械的強度≥860 MPaおよび伸び≥12%。

• 1000時間熱暴露後の相変態または酸化劣化なし。

よくある質問

1. Ti-5Al-2.5Snが高温航空宇宙鋳造に適している理由は何ですか？

2. チタン鋳造工程中、アルファケースの形成はどのように制御されますか？

3. Ti-5Al-2.5Sn部品にはどのような表面仕上げおよびコーティングが推奨されますか？

4. 当社の工場は、特定の航空機プログラム向けのカスタム航空宇宙鋳造品を製造できますか？

5. 飛行に重要な部品の適合性を確保する品質保証方法は何ですか？