材料開発

エンジンの運用温度をより高温化できればCO2削減、出力、燃費の向上に有効であり、現在でも高温耐熱材料の開発が世界中で精力的に行われています。合金開発では基本物性見極めと安全性、実用性を実証するために試験片の評価と実体レベルでの評価が実施されます。
当社はこうした合金開発に試験片製作、製品評価で積極的に協力するだけでなく、先端材料を活用した実用性を実現するために凝固制御方法、結晶制御方法、反応性の抑制方法等で鋳造プロセスの開発を行うとともに様々な製造条件の最適化に取り組んでいます。

鋳造技術

中空翼製造技術

最近のエンジンはタービンに入ってくるガス温度が合金の融点を超え、高温化の傾向は益々拡大する方向に進んでいます。高温化に対応するためにタービン部に適用される部品はそれ自体を冷却する中空構造を有しており、冷却効率の向上に伴い、複雑化しています。
タービン部はこの冷却の設計、製造技術が重要な競争力となっており、種々の技術開発がなされています。中空構造を形成するためにはセラミック製のコア（中子）が使われており、セラミックコアの製造技術も重要な役割を果たしています。
当社は中空部を二重化したり、多孔質構造にするなどの複雑化するセラミックコアの製造技術開発とともに複雑なセラミックコアに対応できる鋳造プロセスの高度化にも取り組んでいます。

耐熱/耐反応性プロセス

現在は超合金と呼ばれる耐熱合金や軽量高強度のチタン基合金が主流ですが耐熱性、軽量化の観点からこれらの材料以外でも適用が検討されており、金属間化合物が注目されております。
比強度の高いTiAl金属間化合物がその代表ですがNiAl、Ni3Al、NbSiなども高い潜在能力を有しています。これらの新材料は高融点、高反応性、低延性等の特性を有することが多く、従来の製造プロセスでは生産できない場合があります。
当社はこれらの材料の実用化で問題となる高温鋳造プロセス、耐火物システム、低延性対策などの開発を行っています。

IHI 技報　Vol.53

3次元利用技術

コンピューターの進歩に伴い、3D CADモデルで出図される傾向が益々強くなっています。
これに伴い、当社は3D CADモデルの積極的な活用を推進しています。
ワックス金型、コア金型、製造治工具、検査治具などの製作に利用することを初めとし、開発段階ではRP技術(Rapid Prototyping：立体モデルを断面形状の積層で製作する方法)を活用して試作、開発期間の短縮を図る一方で鋳造シミュレーションにも活用しています。
また鋳造品の評価においても3D CADとの比較が求められており、接触計測技術の高度化あるいはX-ray CT、レーザー計測、CCDカメラによるデジタイザーなど新しい計測技術にも取り組んでいます。

シミュレーション技術

湯流れ、凝固解析

普通鋳造では溶湯金属が鋳型内を流動・充填・冷却・凝固過程をシミュレーションし、湯流れに起因する欠陥発生の予測、温度勾配に起因するシュリンケージ欠陥の予測を行っています。
すなわち、湯流れ、伝熱解析が主であり、取り付け数、堰の位置や形状などの鋳造方案に関わる問題の最適化を図り、開発および問題解決の迅速化を実施しています。

組織予測

一方向凝固に関しては凝固解析が主であり、溶湯が鋳型内に充填された状態で冷却・凝固する過程をシミュレーションします。そして引き抜きと伴に変化する温度勾配の状態、結晶成長性を予測し、鋳造条件や方案の最適化を試みています。
現在のシミュレーション技術は湯流れ解析、凝固解析がようやく実用化に到達しつつある段階で結晶制御のプロセスにおいては結晶粒径、デンドライト間隔、共晶や有害組織量の予測あるいは一方向凝固、単結晶プロセスにおける結晶欠陥の予測などが必要でこれらの組織予測にも力を入れています。

IHI 技報　Vol.57　IHI 技報　Vol.51

ロストワックス

ロストワックス製法とは？

製品形状と同等の空隙を有する金型に溶かした蝋（ワックス）を流し込み、蝋模型を作り組み立てる。
その回りをセラミックスの耐火物で固めて殻を形成した後、加熱して蝋を溶かし出し、製品形状と同等の空洞を形成する。
その空洞に溶かした金属を流し込み、固めて製品形状を形成する方法です。