真空焼結炉のコスト効率の良い運転において重要な要素は、プロセスガスと電力の経済的な消費です。ガスの種類によって、焼結プロセスのこれら2つのコスト要素は総コストの50%を占める場合があります。ガス消費量を削減するためには、脱脂および焼結プロセスが汚染されないように、調整可能なガス流量分圧モードを導入する必要があります。電力消費量を削減するためには、最適化された発熱体を使用してホットゾーンを形成し、熱損失を低減します。これらの設計上のポイントを実現し、研究開発コストを妥当な範囲内に抑えるために、最新の省資源型真空焼結炉では、流体力学計算ツールを使用して最適な空気流量と熱流モードを見つけ出します。
各種炉タイプの適用性
カスタマイズされた高度に専門化されたシステムであっても、市場に出回っている焼結炉のほとんどは、周期式真空炉と連続雰囲気炉に分類できます。射出成形と触媒/脱脂後の褐色部品には残留ポリマーが含まれています。どちらのタイプの炉も、ポリマーを熱的に除去する仕組みを備えています。
一方、連続雰囲気炉は、完全に均一な量産品や形状が類似した比較的大きな部品を生産する場合に、最大限に活用するのに適しています。この場合、短いサイクルと高い焼結能力により、費用対効果の高い結果が得られます。しかし、年間生産量が150～200トンと少なく、投入コストが高く、容積も大きいこの連続雰囲気炉は、中小規模の生産ラインでは経済的ではありません。さらに、連続雰囲気炉はメンテナンス時に長時間停止する必要があり、生産の柔軟性を低下させます。
一方、周期式真空焼結炉は、優れた脱脂焼結プロセス制御技術を備えています。MIM部品の幾何学的変形や化学分解など、前述の制約を効果的に解決できます。解決策の一つは、精密なガス制御システムによって層流プロセスガスで揮発性結合材を洗い流すことです。さらに、ホットゾーンの容量を減らすことで、真空炉の温度均一性は非常に良好で、LKに達します。一般的に、真空炉は雰囲気の清浄度が高く、高真空焼結炉のプロセスパラメータを調整でき、部品の振動が小さいため、医療機器などの高品質部品の製造に技術的に選択できます。多くの企業は変動する注文に直面し、形状や材質の異なる部品を製造する必要があります。真空焼結炉の低投入と高サイクル柔軟性は、これらの企業にとって有利な条件を作り出します。真空炉をグループで稼働させることで、余剰生産ラインを提供できるだけでなく、異なるプロセス手順を同時に実行することもできます。
しかしながら、上記のような技術的利点を持つ一部の業務用真空焼結炉は、利用可能な容量が小さいという制約があります。入出力比の低さやエネルギー利用効率の低さといった欠点により、部品の焼結コストが他のMIMプロセスで節約できるコストを相殺してしまうのです。
投稿日時：2022年5月7日