多孔性の封止

気孔の封止は真空含浸のプロセスによって行われます。真空含浸は、鋳造または成形プロセス中に形成される金属鋳物、焼結金属部品、電気鋳物の気孔と漏れ経路を封止する、OEM に好まれるプロセスです。真空含浸は鋳造気孔 (ダイカスト製造プロセスで発生する現象で、メーカーは廃棄されるはずだった部品を使用できるようになります) を防止します。^[1]

気孔は自然に発生し、ほとんどの材料に見られます。金属鋳造では、気孔は通常、鋳造物に見られる空隙と見なされます。鋳造気孔は、金属が液体状態から固体状態に移行する際のガス生成または凝固によって発生することがあります。この気孔のサイズは、鋳造物に応じて、サブミクロンから 10 mm を超える空隙までさまざまです。

多孔性によって生じる鋳造欠陥は、部品の構造的完全性に影響を与え、故障の原因となる可能性があります。また、多孔性は部品の耐圧性を妨げることもあります。部品がガスや液体を保持するように設計されている場合、これは性能に影響を及ぼします。^[2]

真空含浸は、軍用規格MIL-I-17563C および MIL-STD-276A のほか、多数の独自仕様や顧客仕様によって規定されています。MIL-I-17563 は含浸シーラントをテストします。MIL-I-17563C は、シーラントがアプリケーションに適合していること、および部品の寿命中にシーラントが劣化したり機能しなくなったりしないことを証明します。MIL-STD-276A は含浸プロセスをテストします。MIL-STD-276A は、部品を密封するための処理とプロセスの有効性をテストするための標準を提供します。^[3]

真空含浸プロセスは、内部の漏れ経路を密閉して漏れのない使用に適した状態にします。鋳物の気孔を密閉する過程で、部品は次の 4 つのステーションで処理されます。

1. 含浸チャンバー:​​ オペレーターはチャンバーを密閉し、真空状態にします。これにより、鋳物壁の空隙と漏れ経路の空気が除去されます。次に、部品をシーラントで覆い、正圧をかけます。空気を排出するよりも、シーラントで空隙を貫通するには多くのエネルギーが必要です。オペレーターは次に圧力を解放し、チャンバーを排水します。
2. 余分なシーラントの回収: オペレーターは、重力、回転、または遠心力によって余分なシーラントを除去します。
3. 洗浄/すすぎステーション: オペレーターは、部品の内部通路、タップ、ポケット、および機能から残留シーラントを洗い流します。
4. 硬化ステーション：オペレーターは漏れ経路内の含浸シーラントを重合する。^[4]

真空含浸は最終組立の前に行う必要があります。特に金属鋳物の場合、真空含浸は最終機械加工後に行う必要があります。最終機械加工により気孔が露出し、漏れ経路が形成される可能性があります。これらの経路により、鋳造品から液体やガスが漏れ、不適合となり使用できなくなります。^[5]

多孔性はほとんどの製造プロセスに固有のものです。多孔性は相互接続されていて漏れ経路を生成し、部品の構造的完全性と性能に影響を与える場合にのみ欠陥とみなされます。真空含浸は、次の理由により多孔性と漏れ経路を密閉します。

これが、ダイカスト、粉末金属、プラスチック、ワイヤーハーネスなど、あらゆる材料に真空含浸が使用される主な理由です。真空含浸は、気孔と漏れ経路を密閉することで、液体やガスの漏れを防ぎます。漏れ経路が密閉されていない場合、液体やガスが部品から漏れる可能性があります。

含浸は粉末冶金における機械加工性を改善するために使用されます。ドリル加工、タッピング、切断などの二次機械加工は、粒子間の空隙により工具のチャタリングが発生し、工具寿命と仕上げ品質が低下するため、ほとんど成功しません。真空含浸は、機械加工中に個々の粉末金属粒子を安定させ、支えます。真空含浸は、機械加工の効率​​を高め、工具のチャタリングを排除し、機械加工の仕上げを改善することで、機械加工性を改善します。

メッキ処理では、部品を酸性溶液に浸します。残留酸が多孔部に浸透して腐食の原因となります。メッキ処理の前に部品を密封すると、腐食を防ぐことができます。

多孔性により、油、液体、バリ取り液、メッキ前洗浄剤、酸などが吸収される可能性があります。密閉されていない場合、ガスや液体がガス放出や滲出によって仕上げに影響を及ぼす可能性があります。二次仕上げの前に漏れ経路を密閉することで、ガス放出、化学的適合性、または前処理からの滲出によって発生する可能性のある故障モードを排除できます。

真空含浸は、積層造形部品の完全性を高めるために使用できます。積層造形部品は、従来の製造プロセスで作られた部品ほど密度が高くないため、強度も劣ります。真空含浸は、材料を強化するために使用できます。真空含浸シーラントが穿孔内で硬化すると、部品の層間に結合が形成されます。これにより、密度が増して部品が強化されます。

積層造形プロセスで作られた部品は、従来の方法で作られた部品と同じ多孔性の影響を受けやすい。多孔性は材料と技術の特性に固有のものである。真空含浸シールに使用される主な材料は、プラスチックと焼結金属の2つである。^[6]

ダイカストおよび永久鋳型鋳造品には、一般に内部に多孔性があります。この多孔性は、通常、部品の最も深い断面に局在し、外皮まで広がりません。ただし、部品が機械加工されている場合は、内部の多孔性が露出し、加圧されると部品から漏れが発生します。流体を保持する必要がある機械加工ダイカスト (吸気マニホールド、冷却剤コネクタ、トランスミッション ケース、ポンプ ハウジング、流体動力部品) は、通常、アクリル樹脂を使用して寿命まで密封されます。シーラントは部品の内部にあるため、部品の外部寸法と外観は変わりません。

これらの部品では、金属ピンとワイヤーがプラスチックハウジングに埋め込まれています。部品が製造中または通常の使用中に熱を受けると、プラスチックと金属が異なる速度で膨張します。この膨張により、材料間に微細な空隙が生じます。これらの漏れ経路は避けられませんが、密閉されていない場合は現場での故障を引き起こす可能性があります。^[7]

粉末冶金(PM) コンポーネントが密封される主な理由は 4 つあります。

1 つ目は、PM 部品は圧力下で液体やガスが漏れないように密封されていることです。圧縮空気、燃料処理、油圧ハウジングなどの PM アプリケーションは一般的で効果的ですが、まず密封する必要があります。密封されていない場合、液体やガスが部品から漏れます。部品を密封しても、コンポーネントの寸法や機能特性は変わりません。

PM 部品は、メッキ前に密封され、内部腐食を軽減します。メッキ作業では通常、部品を酸性溶液に浸します。メッキ後、部品内部に残留する酸が腐食を促進したり、メッキ仕上げが適切に行われなかったりすることがあります。この問題の解決策は、メッキ前に内部の空隙を密封することです。上で説明したように、多孔性はモノマーで飽和され、その後表面から完全に洗い流されます。樹脂は耐久性のあるポリマーに硬化します。したがって、露出した表面の金属はメッキでき、内部空間は乾燥状態で密封されます。

粉末金属は、メンテナンス性を高めるためにも含浸されます。PM 部品は一般に機械加工が難しく、一部の組成は切削工具を損傷せずには機械加工できない場合があります。粒子間の空隙により工具のチャタリングが発生し、工具寿命が短縮され、仕上げ品質が低下するため、穴あけ、タッピング、切断などの二次機械加工に支障が生じます。真空含浸により、機械加工中に個々の粉末金属粒子が安定して保持されます。これにより、機械加工の効率​​が向上し、工具のチャタリングがなくなり、機械加工の仕上げが向上して、機械加工性が向上します。

粉末金属の多孔性は、油、液体、バリ取り液、メッキ前洗浄剤、酸を吸収します。多孔性が密閉されていない場合、液体が染み出し、仕上げに悪影響を与える可能性があります。二次仕上げの前に多孔性を密閉することで、前処理からの染み出しによって発生する可能性のある故障モードを排除できます。^[8]