食品産業におけるインベストメント鋳造部品用のステンレス材の選定

食品産業において、金属部品は水、塩分、有機酸、蒸気、洗浄剤に頻繁に接触します。したがって、適切なステンレス鋼材料の選択は、耐食性、耐久性、寿命、および機器の安全性に直接影響します。バルブ本体、ポンプケーシング、攪拌翼、カップリングなどの複雑な形状の部品には、インベストメント鋳造が一般的に使用される製造方法です。

食品産業におけるステンレス鋼インベストメント鋳造の応用例

インベストメント鋳造は、複雑な3D形状、多くの曲面、補強リブ、貫通穴、または切削加工のみでは完全に加工が困難なステンレス鋼部品に適しています。溶接構造と比較して、ロストワックス鋳造は部品点数を減らし、溶接線を制限し、完成品に近い形状を作成するのに役立ちます。鋳造後、高い公差が要求される表面はCNC加工が可能です。この技術で一般的に製造される食品産業部品には以下が含まれます。

• バルブ本体およびポンプ本体
• 攪拌翼
• コネクタおよびカップリング
• クランプ、ヒンジ、ハンドル
• センサーブラケット
• コーヒーメーカー部品
• 計量機部品
• 包装機部品
• 水産物および飲料加工装置部品

ロストワックス鋳造ステンレス鋼を選択する際の主な基準

すべての食品機器に適した単一のステンレス鋼グレードはありません。材料の選択は以下の要素に基づいて行う必要があります。

• 部品が食品に直接接触するかどうか
• 塩分および塩化物含有量
• 有機酸への接触レベル
• 動作温度と圧力
• 洗浄剤の種類
• 洗浄頻度
• 鋳造後の溶接要件
• 必要な強度と硬度
• CNC加工の可能性
• 材料証明書およびロットトレーサビリティの要件

高い耐食性を持つステンレス鋼グレードが、コストが高く、加工が困難であるか、実際の使用環境にとって不必要な場合、必ずしも最適な選択肢とは限りません。

食品産業で一般的な鋳造ステンレス鋼グレード

SCS13およびCF8：SUS304およびAISI 304に近い鋳造ステンレス鋼グループ

SCS13およびCF8はオーステナイト系Cr-Niステンレス鋼グループに属します。これらは一般的な食品機器で広く使用されている鋳造ステンレス鋼グレードです。(*) SUS304およびAISI 304は通常、圧延材、板材、または棒材を指します。一方、SCS13およびCF8は鋳造製品に使用されるグレードです。この材料グループは、水、低塩分食品、およびそれほど過酷ではない衛生条件下で良好な耐食性を示します。加工性および研磨性も比較的良好です。適切な用途は以下の通りです。

• ブラケットおよび機械本体
• クランプおよびヒンジ
• カップリング
• 飲料ディスペンサー部品
• 水と接触する部品
• 高塩化物環境で動作しない部品

SCS14およびCF8M：SUS316およびAISI 316に近い鋳造ステンレス鋼グループ

SCS14およびCF8Mにはモリブデンが添加されています。この成分は、塩化物を含む環境での孔食耐性を向上させます。SCS13およびCF8と比較して、SCS14およびCF8Mグループは以下の用途により適しています。

• 高塩分食品
• 水産加工機器
• 洗浄剤に頻繁に接触する機器
• バルブ本体
• ポンプケーシング
• 塩辛い食品加工機
• 飲料機器
• 湿潤で腐食性の高い環境で動作する部品

SCS14またはCF8Mの材料費および加工費は、通常SCS13またはCF8グループよりも高くなります。したがって、選択する前に使用環境を評価する必要があります。

CF3およびCF3M：低炭素鋳造ステンレス鋼

CF3は304Lに近いグループに属し、CF3Mは316Lに近いグループに属します。低炭素含有量は、溶接または加熱時のクロム炭化物析出のリスクを低減します。これにより、材料は保護膜を形成するために必要なクロム含有量を維持し、粒界腐食を抑制し、耐食性低下のリスクを低減するのに貢献します。CF3およびCF3Mは通常、以下の用途で検討されます。

• 鋳造後に溶接が必要な部品
• 溶接バルブアセンブリ
• 配管コネクタ
• 食品および医薬品機器部品
• 高い耐食性が要求される部品
• 複数の加熱工程を経る必要があるアセンブリ

その中でも、CF3Mはモリブデンを含有するため、CF3よりも塩化物環境に適しています。

SUS630および17-4PH：高強度部品用析出硬化ステンレス鋼

SUS630、別名17-4PHは、析出硬化型ステンレス鋼です。この材料は、304または316グループよりもはるかに高い強度と硬度を持っています。このグレードは、荷重、摩耗に耐える必要がある部品や、高い寸法安定性が要求される部品に適しています。例えば、

• シャフト
• ハンドル
• 開閉機構
• 駆動部品
• 食品機械の荷重を受ける部品
• 機械的特性を調整するために熱処理が必要な部品

二相ステンレス鋼および特殊ステンレス鋼グレード

二相ステンレス鋼は、オーステナイトとフェライトの組織を組み合わせたものです。この材料グループは、高い強度と優れた塩化物耐食性を持っています。二相ステンレス鋼は以下のケースで検討されます。

• 塩水と接触する機器
• 高塩化物環境
• 圧力下で動作する機器
• 耐食性と高強度の両方が要求される部品
• 強力な化学物質を使用する食品加工システム

コストとプロセス管理要件が高いため、二相ステンレス鋼は実際に使用条件が必要な場合にのみ使用されます。

一般的な鋳造ステンレス鋼グレードの比較表

表中のグレードはあくまで参考です。圧延材と鋳造材の間の代替は、化学組成、機械的特性、材料規格、および実際の使用条件に基づいて確認する必要があります。

使用環境に応じた鋳造ステンレス鋼グレードの選択方法

材料の選択は使用環境から始めるべきです。その後、鋳造性、CNC加工性、溶接性、熱処理、およびコストを評価します。

確認すべき証明書と検査

食品産業で使用される鋳造ステンレス鋼部品の場合、見積書に材料グレード名が記載されているだけでは不十分です。購入者は以下の内容を確認する必要があります。

• 化学成分証明書
• 各鋳造バッチごとの材料グレード
• ロットごとのトレーサビリティ
• 寸法検査結果
• 図面で要求される場合の機械的特性検査
• 表面欠陥に対する浸透探傷検査
• バルブ本体およびポンプケーシングに対する漏れまたは圧力検査
• SUS630または特殊材料に対する熱処理記録
• 要求がある場合の表面処理記録

材料に加えて、食品産業の要件を満たす能力は、部品設計、表面粗さ、清浄度、および鋳造後の処理方法にも依存します。

Kobayashi Casting Viet Namのステンレス鋼インベストメント鋳造能力

Kobayashi Castingは、SCS13、SCS14、CF8、CF8M、CF3、CF3M、17-4PHなど、多くのステンレス鋼グレードの鋳造が可能です。各材料グレードに対応するため、同社は各溶解バッチの化学組成を管理し、原材料を個別に管理し、溶解・注湯条件を設定し、適切な熱処理プロセスを適用しています。特に、CF3やCF3Mのような低炭素グレードは炭素含有量を厳密に管理する必要があり、17-4PHは指定された強度と硬度を達成するために熱処理が必要です。

Kobayashi Castingは、食品機器、医療、半導体、産業機械などの分野に対応しています。同社は、材料グレード、鋳造形状、公差要件、および最終加工方法を評価するために図面を受け入れることができます。さらに、同社はPED 2014/68/EU、AD 2000-W0、EN 764-5などの関連認証を保有しており、国際的なサプライチェーンにおける技術要件とトレーサビリティの要求に応える方針に合致しています。

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