تسمع "Inconel 718" وتفكر على الفور "الأشياء الصلبة للأقسام الساخنة" - أجزاء المحرك النفاث، وأقراص التوربينات، وهذا النوع من الأشياء. هذا صحيح، ولكن هذا أيضًا هو المكان الذي يبدأ فيه المأزق الشائع. يرى الناس أرقام الشد والزحف العالية عند 700 درجة مئوية ويفترضون أنها مجرد نسخة أصعب من الفولاذ المقاوم للصدأ 316. ليست كذلك. التحدي الحقيقي لا يكمن في قوته فحسب؛ إنها الطريقة التي تتصرف بها تلك القوة عندما تحاول أن تصنع شيئًا منها. قصة التصنيع وما بعد المعالجة هي المكان الذي تُكتب فيه التجربة الحقيقية.
طحن الآلات - حرفيا
دعونا نتحدث عن أدوات القطع. في وقت مبكر، تعلمنا بالطريقة الصعبة أن التعامل معه مثل الفولاذ عالي الحرارة هو مسار سريع للأجزاء التالفة والأجزاء المخدوشة. تصلب العمل شديد. إذا لم تكن أداتك حادة، أو إذا ركزت قليلاً، فلن تقوم بالقطع بعد الآن - فأنت تعمل على تبريد السطح وتحويله إلى شيء أكثر صلابة. لقد قمنا بحرق العديد من العلامات التجارية للكربيدات المطلية قبل أن نستقر على درجة محددة للغاية ذات حافة هندسية حادة مصقولة. وحتى مع ذلك، فإنك تنظر إلى سرعات ربما تصل إلى 20% مما يمكن تشغيله على الفولاذ. إنها عملية إزالة بطيئة ومكلفة، كما أن سائل التبريد ليس اختياريًا؛ إنها أداة مهمة لإدارة الحرارة لمنع قطعة العمل نفسها من أن تصبح ساخنة جدًا وتؤدي إلى تفاقم التصلب.
أتذكر مجموعة من أجسام الصمامات التي قمنا بتصنيعها منها إنكونيل 718 مخزون البار. دعت الطباعة إلى تشطيب سطحي جيد لبعض التجاويف الداخلية. لقد حصلنا على الأبعاد المثالية، لكن اللمسة النهائية كانت محببة وممزقة تقريبًا. القضية؟ انحراف الأداة. حتى مع الإعداد الصارم، كانت قوى القطع عالية بما يكفي لتسبب ثرثرة دقيقة. كان علينا العودة إلى الوراء، وإعادة تصميم مسار الأداة لأخذ تمريرات نهائية أخف، والتحول إلى ملحق ممسحة متخصص. لقد أضافت ساعات إلى وقت الدورة، ولكن هذا أو الجزء الذي لا يمكن إغلاقه بشكل صحيح. هذه هي التكلفة الخفية – الوقت الهندسي وتعديل العمليات التي لا تظهر في سعر المواد الخام للكيلو الواحد.
الحفر والتنصت هما جحيمهما الخاص. إخلاء الشريحة هو الملك. سوف تلتف هذه الرقائق القوية والخيطية حول المثقاب وتقطعها بنبض القلب إذا لم تكن تنقر بقوة وتستخدم مبردًا عالي الضغط من خلال الأداة. بالنسبة للخيوط، نحدد دائمًا الصنابير ذات الفلوت الحلزوني ومثاقب الصنبور كبيرة الحجم. محاولة قطع الخيط بنسبة 50% إنكونيل 718 يطلب صنبورًا مكسورًا مدفونًا عميقًا في جزء باهظ الثمن. تتعلم إعطاء المجال المادي.
تعقيدات الصب - ليس مجرد صب وانطلق
الانتقال من التصنيع إلى صنع الشكل القريب من الشبكة من خلال صب الاستثمار - هذه هي لعبتنا الأساسية في شركة تشينغداو كيانجسين يوان للتكنولوجيا المحدودة (QSY). مع أكثر من ثلاثة عقود من العمل في مجال تصنيع الأصداف والصب الاستثماري، قمنا بتشغيل الكثير من سبائك النيكل في المسبك. إنكونيل 718 هو عنصر أساسي، ولكنه يتطلب الكثير. نقطة الانصهار العالية للسبائك هي شيء واحد؛ إن التحكم في تصلبها لتجنب النمش والفصل والتمزق الساخن هي لعبة أخرى تمامًا.
يعد تصميم البوابة والارتفاع لـ 718 أكثر أهمية من العديد من أنواع الفولاذ. أنت بحاجة إلى تصلب اتجاهي للغاية لتغذية الانكماش الهائل بشكل صحيح. إذا كانت التدرجات الحرارية خاطئة، فسينتهي بك الأمر بمسامية دقيقة في المقاطع السميكة أو تمزقات سطحية بالقرب من التحولات الرقيقة إلى السميكة. لدينا أجزاء تخرج من الغلاف وتبدو مثالية، فقط للأشعة السينية أو الأشعة فوق البنفسجية لتكشف عن سحابة من المسامية الدقيقة في المركز. هذه خسارة كاملة. لقد فرض ذلك مراجعة كاملة لدرجة حرارة الصب وبروتوكول التسخين المسبق للقالب لتلك الهندسة المعينة. في بعض الأحيان، يكون الحل غير بديهي - حيث يمكن للحرارة الزائدة المنخفضة قليلاً أن تقلل من الاضطراب وتحسن السلامة، على الرغم من أنك تعمل بالقرب من سائل السبيكة.
ثم هناك الهيكل المصبوب. لا يمكنك استخدامه كما هو. إن البنية التغصنية المتأصلة والوجود المحتمل لمرحلة Laves (المعادن الهشة الغنية بالنيوبيوم) يعني أن الجزء له خصائص ميكانيكية سيئة مباشرة خارج القالب. هذه نقطة حاسمة يفتقدها الكثير من المشترين: مكون 718 المصبوب هو نصف مكتمل فقط. يجب بالتأكيد أن تخضع للمعالجة الحرارية المتجانسة - نقع طويل، عادة ما يكون أعلى من 1100 درجة مئوية - لإذابة تلك المراحل الضارة مرة أخرى في المصفوفة. تخطي هذا، وسوف يفشل الجزء قبل الأوان تحت الضغط، بغض النظر عن مدى جودة عملية الصب.
رقصة المعالجة الحرارية – الأمر كله يتعلق بالتسلسل
هذا هو قلب الحصول على إنكونيل 718 لأداء. إن معالجة الشيخوخة القياسية (720 درجة مئوية لمدة 8 ساعات، تبريد الفرن إلى 620 درجة مئوية، الانتظار لمدة 8 ساعات، تبريد الهواء) موثقة جيدًا. لكن التسلسل بالنسبة للعمليات الأخرى هو كل شيء. بالنسبة للجزء المصنوع آليًا من المخزون المطاوع، عادةً ما تقوم بتصنيعه في حالة ملدنة (أكثر ليونة)، ثم يتم تعتيقه. يبدو واضحا.
لكن بالنسبة للجزء المدلى به، فالأمر أكثر تعقيدًا. كما ذكرنا، عليك التجانس أولاً. بعد ذلك، يمكنك إجراء دورة الضغط المتوازن الساخن (HIP) لإغلاق أي مسامية صغيرة متبقية. السؤال الرئيسي هو: هل تعاني من HIP قبل أو بعد العلاج بالمحلول؟ هناك نقاش. لقد فعلنا ذلك في كلا الاتجاهين. يمكن أن تكون عملية HIPping بعد المعالجة الحرارية تحت الذوبان فعالة، ولكن عليك أن تكون حذرًا للغاية مع درجات الحرارة لتجنب نمو الحبوب. نحن الآن نفضل عموما HIP في حالة الصب + المتجانسة، ثم المضي قدما في تسلسل المعالجة الحرارية الكاملة. إنه يضيف تكلفة، لكن البيانات تظهر خصائص كلال أفضل وأكثر اتساقًا، والتي غالبًا ما تكون المواصفات الحاسمة للأجزاء الدوارة.
فارق بسيط آخر: تخفيف التوتر. إذا كنت تقوم بتصنيع الآلات بشكل كبير بعد الشيخوخة (وهو ما تحاول تجنبه، ولكن في بعض الأحيان لا تستطيع ذلك)، فأنت بحاجة إلى تخفيف الضغط الناتج عن درجات الحرارة المنخفضة بعد ذلك. لا يمكنك الارتفاع وإلا ستتجاوز عمر المادة. إنه توازن ثابت بين استقرار الأبعاد والحفاظ على رواسب غاما مزدوجة الأولية التي تعطي 718 قوتها.
اللحام والإصلاح – تابع بحذر شديد
في بعض الأحيان يكون هناك عيب سطحي في عملية الصب تعتقد أنه يمكنك إصلاحه، أو يحتاج الجزء المصنوع آليًا إلى طبقة لحام. مع 718، هذه عملية عالية الخطورة. تكون السبيكة عرضة للتشقق الناتج عن الإجهاد في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) بعد اللحام، خاصة إذا كانت في حالة قديمة. تؤدي الدورة الحرارية للحام إلى حدوث ضغوط، ويمكن أن تتسبب معالجة التعمير اللاحقة (إذا تم تطبيقها) في حدوث تشققات أثناء محاولة HAZ إعادة الترسيب.
الممارسة القياسية هي اللحام في حالة التلدين، ثم وضع التجميع بأكمله خلال دورة التصلب الكاملة. ولكن حتى ذلك الحين، النجاح ليس مضمونا. لقد حاولنا إصلاح مبيت توربين كبير قبل بضع سنوات. اتبع الكتاب: التلدين المسبق للحام، سلك حشو ERNiFeCr-2 المستخدم (تكوين 718 بشكل أساسي)، التحكم في درجة الحرارة البينية. تبدو مثالية بعد اللحام. ومع ذلك، بعد دورة التعتيق، كشف فحص اختراق الصبغة عن وجود شبكة من الشقوق الدقيقة في منطقة المناطق الخطرة. وكان الجزء غير المرغوب فيه. وكان الاستنتاج هو أن كتلة الصب خلقت تقييدًا شديدًا لدرجة أن الضغوط المتبقية من اللحام كانت ببساطة عالية جدًا، حتى بعد إعادة العمر بالكامل. الآن، سياستنا هي تجنب اللحام في سن 718 كلما كان ذلك ممكنًا من الناحية البشرية. تكلفة الفشل مرتفعة للغاية. إذا كان التصميم يتطلب اللحام، فمن الأفضل استخدام متغير أكثر قابلية للحام مثل 625 لهذا التجميع الفرعي المحدد.
المصادر وسلسلة التوريد في العالم الحقيقي
ليس كل شيء إنكونيل 718 يتم إنشاؤه على قدم المساواة. قد تشير أوراق المواصفات من المطاحن أو المسابك المختلفة إلى أنها تتوافق مع AMS 5662 أو 5663، ولكن الشيطان يكمن في ممارسة الصهر. تعتبر مادة VIM-VAR (الصهر بالحث الفراغي متبوعة بإعادة صهر القوس الفراغي) هي المعيار الذهبي للأجزاء الدوارة في الفضاء الجوي لأنها تقلل من الشوائب وتوفر بنية حبيبية موحدة ودقيقة. بالنسبة للعديد من مكونات الصب الثابتة، قد يكون ذوبان VIM واحدًا كافيًا، ولكن عليك معرفة مدى أهمية التطبيق.
هذا هو المكان الذي يهم فيه التحكم في عملية الشريك. في QSY، تركيزنا على صب الاستثمار والتصنيع باستخدام الحاسب الآلي لمواد مثل هذه يعني أننا لا نشتري مخزون المطاحن فحسب؛ نحن نتحكم في كيمياء الذوبان في مسبك المسبوكات الخاص بنا، أو نعتمد بشكل صارم موردي مخزون الحانات لدينا. يتطور لديك شعور بأن تقارير الذوبان تشير إلى حرارة نظيفة. أنت تبحث عن مستويات منخفضة من الكبريت، ومستويات محكومة من المغنيسيوم أو السيريوم للتحكم في شكل الكبريتيد. هذه التفاصيل غير المثيرة هي التي تحدد ما إذا كانت مجموعة الأجزاء ستجتاز الفحص بالموجات فوق الصوتية أو ستفشل في اختبار التعب عالي الدورة.
وأخيرا، هناك الواقع الاقتصادي. 718 باهظ الثمن. محتوى النيوبيوم يرى ذلك. لذلك يجب تبرير كل تصميم يستخدمه من خلال الحاجة الحقيقية إلى قوته البالغة 650 درجة مئوية ومقاومته للتآكل. غالبًا ما نتشاور مع العملاء في مرحلة التصميم. في بعض الأحيان، يمكن أن يؤدي التحول إلى السبائك 625 لتحسين قابلية اللحام أو المقاومة للتآكل، أو حتى إلى الفولاذ عالي الجودة لتطبيقات درجات الحرارة المنخفضة، إلى توفير تكلفة كبيرة وصداع التصنيع دون المساس بالوظيفة. علامة الخبرة ليست مجرد معرفة كيفية العمل معها إنكونيل 718; إنها معرفة متى تحتاج إليها بالفعل.
