Рэзюмэ: Тэхнічны дапаможнік па праблемах ліцця па выплавляемым мадэлям Inconel 718, уключаючы гарачы крэкінг і механічную апрацоўку, і тое, што пакупнікам варта праверыць у пастаўшчыка.
Инконель 718 з'яўляецца адным з найбольш шырока выкарыстоўваюцца суперсплавов на аснове нікеля. Ён захоўвае высокую трываласць, устойлівасць да паўзучасці і даўгавечнасць пры тэмпературах прыкладна да 700°C.
Гэтыя ўласцівасці робяць яго стандартным выбарам для кампанентаў аэракасмічных рухавікоў, газавых турбін і нафтагазавага абсталявання.
Тым не менш, тыя ж характарыстыкі, якія робяць Inconel 718 жаданым, таксама робяць яго сумна цяжкім для адліўкі і апрацоўкі.
Пры пошуку крыніц Inconel 718 ліццё па выплавляемым мадэлям кампанентаў, пакупнікі часта выяўляюць, што не кожны ліцейны цэх можа паставіць надзейныя адліўкі.
Разуменне металургічных каранёў гэтых цяжкасцей больш карысна, чым проста запытаць спіс сертыфікатаў.
Сертыфікаты паказваюць, што аб'ект прайшоў аўдыт, а не тое, што яго кантроль працэсу здольны кіраваць гэтым канкрэтным сплавам.
Чаму Inconel 718 з'яўляецца складаным для ліцця па выплавляемым мадэлям
Ліццё па выплавляемым мадэлям добра падыходзіць для Inconel 718, таму што яно можа вырабляць складаныя, амаль чыстыя формы і паменшыць колькасць дарагога суперсплава, які выдаляецца пры механічнай апрацоўцы.
Але працэс зацвярдзення, уласцівы ліцця, стварае дзве асноўныя рызыкі дэфектаў.
Рызыка гарачага крэкінгу (фаза Лавеса)
Inconel 718 змяшчае ніобій (Nb). На апошніх стадыях застывання рэшткавая вадкасць узбагачаецца Nb, крэмніем і іншымі элементамі, што спрыяе адукацыі фазы Лавеса.
Даследаванні паказваюць, што нават такія нізкія ўзроўні рэшткавай фазы Лавеса, як 0,14–0,35% па масе, могуць нанесці шкоду пластычнасці ў гарачым стане і ўласцівасцям разрыву пад напругай.
Наяўнасць фазы Лавеса пашырае эфектыўны дыяпазон замярзання, пакідаючы междендритные вобласці без дастатковай пластычнасці для прыстасавання дэфармацый скарачэння ў канцы застывання.
Ва ўмовах тэрмічнага напружання гэта прыводзіць да гарачага разрыву.
Хуткасць астуджэння з'яўляецца асноўнай зменнай для кантролю фазы Лавеса. Больш павольнае астуджэнне забяспечвае большае аддзяленне ніобію і павялічвае верагоднасць захавання рэшткавай фазы Лавеса пры пакаёвай тэмпературы; больш хуткае астуджэнне можа часткова здушыць яго адукацыю.
Такім чынам, здольнасць ліцейнага прадпрыемства кантраляваць тэмпературу папярэдняга нагрэву абалонкі, тэмпературу залівання і графік астуджэння непасрэдна вызначае яго поспех у прадухіленні гарачых расколін.
Ўсаджванне і ўнутраная сітаватасць
Паводзіны Inconel 718 пры ўсаджванні вельмі адчувальныя да акна працэсу. Даследаванні мадэлявання адлівак лопасцяў турбін паказваюць, што калі час вытрымкі формы павялічваецца з 0 с да 420 с, тэмпература корпуса падае з 1000°C да 860°C, а агульны аб'ём і частата ўсаджвання павялічваюцца адпаведна.
Гэта азначае, што калі тэрмічны кантроль перад заліваннем адхіляецца ад праектаванага акна, унутраная сітаватасць значна павялічыцца.
Унутраная сітаватасць у адліўках з Інконель 718 - гэта не рэдкая анамалія, а тыповая няспраўнасць, якая ўзнікае ў выніку неадэкватнага кантролю працэсу.
Для частак, якія нясуць нагрузку або крытычна важныя для стомленасці, нават пасля гарачага ізастатычнага прэсавання (HIP) мікраўсаджванне можа скараціць тэрмін службы ўсталасці.
Такім чынам, рызыку ўсаджвання неабходна вырашаць на этапах праектавання лібнічнай сістэмы і мадэлявання застывання.
Праблемы пасля ліцця: апрацоўка Inconel 718
Нават якаснае ліццё па-ранейшаму ўяўляе значныя цяжкасці апрацоўкі. Inconel 718 мае нізкую цеплаправоднасць, канцэнтруючы цяпло рэзання каля краю інструмента, у той час як яго аўстэнітная структура выклікае хуткае працоўнае ўмацаванне пад нагрузкай рэзання.
Гэты загартаваны пласт паскарае знос бакавой часткі, ствараючы цыкл, у якім рэзка робіць матэрыял больш цвёрдым, што, у сваю чаргу, хутчэй зношвае інструмент.
Для параметраў рэзання цвёрдасплаўныя інструменты без пакрыцця добра працуюць у дыяпазоне 10–30 м/мін; для хуткасцяў звыш 40 м/мін больш падыходзяць цвёрдасплаўныя ўстаўкі з пакрыццём.
Гэты дыяпазон хуткасцей значна ніжэй, чым звычайныя параметры для алюмінія або стандартнай сталі, што азначае, што час апрацоўкі і выдаткі на інструменты для Inconel 718 па сваёй сутнасці вышэй.
З пункту гледжання закупак, гэта падымае важны пункт ацэнкі пастаўшчыкоў: ліцейныя цэхі з уласнымі магчымасцямі апрацоўкі як правіла, маюць перавагу перад тымі, якія толькі адліваюць і апрацоўваюць аўтсорсінг.
Паводзіны Inconel 718 пры нагартаванні патрабуюць скаардынаванай аптымізацыі параметраў рэзкі, траекторый руху інструмента і калянасці прыстасавання.
Калі ліцейны цэх кантралюе як допускі на ліццё, так і прыпускі на апрацоўку, ён можа вызначыць больш прыдатныя ўмовы падчас ліцця, зніжаючы рызыку ненармальнага зносу інструмента або пашкоджання цэласнасці паверхні, выкліканага няправільнымі прыпускамі.
Як ацаніць ліцейны завод Inconel 718
Пры ацэнцы пастаўшчыкоў адлівак з Inconel 718 сертыфікаты з'яўляюцца парогам, а не дастатковай умовай.
Наступныя магчымасці больш паказваюць, ці сапраўды прадпрыемства кантралюе гэты сплаў.
1. Кантроль атмасферы плаўлення і вылівання. Inconel 718 адчувальны да кіслароду, азоту і вадароду, што патрабуе адпаведнай абароны падчас плаўлення і залівання.
Вакуумна-індукцыйнае плаўленне (VIM) можа абмежаваць акісленне і паглынанне газу, дзе гэта магчыма, але не ўсе адліўкі з Inconel 718 патрабуюць VIM. Маршрут працэсу павінен быць пацверджаны ў адпаведнасці са спецыфікацыямі дэталяў і дзеючымі стандартамі.
2. Кантроль тэрмічнай апрацоўкі. Цвёрдасць Inconel 718 у адліваным выглядзе не паказвае канчатковыя эксплуатацыйныя характарыстыкі.
Звычайна вызначаны ў прамысловай літаратуры шлях тэрмічнай апрацоўкі складаецца з апрацоўкі раствора пры тэмпературы прыблізна 980°C з наступным хуткім астуджэннем, першым вытрымкай пры 720°C на працягу 8 гадзін, астуджэннем у печы да 620°C для другой 8-гадзіннай вытрымкі і астуджэннем на паветры.
Гэта двухступеністае старэнне абложвае фазу ўмацавання γ″, якая адказвае за трываласць сплаву.
Калі ў пастаўшчыка адсутнічаюць кантраляваныя печы і прасочваемыя тэмпературныя крывыя, адліўка можа адпавядаць металургічным стандартам якасці, але не адпавядае патрабаванням механічных уласцівасцей.
3. Аб'ём неразбуральнага кантролю (NDT). Унутраная ўсаджванне і схільнасць да гарачых расколін Inconel 718 азначае, што NDT не можа спадзявацца толькі на візуальны агляд.
Рэнтгенаўская рэнтгенаграфія выяўляе ўнутраную ўсаджванне і расколіны, люмінесцэнтная пранікальная праверка (FPI) вызначае дэфекты разбурэння паверхні, а ультрагукавое тэсціраванне можа дапоўніць прыпавярхоўную або ўнутраную ацэнку.
Пацвердзіце, ці выконваецца неразбуральны кантроль на прадпрыемстве або на аўтсорсінгу, і ці адпавядаюць крытэрыі прыёмкі прымяненню дэталі.
4. Адсочванне матэрыялу і кансістэнцыя партыі. Хімічны склад кожнага цяпла Inconel 718 — асабліва ўзроўні Nb, Si і C — і яго гісторыя астуджэння ўплываюць на тэндэнцыю ўтварэння фаз Лавеса.
Патрабаванне запісаў плаўлення па колькасці цеплавых лікаў, журналаў тэрмічнай апрацоўкі і справаздач неразбуральнага кантролю з'яўляецца прамым спосабам ацаніць, ці з'яўляецца кантроль працэсу пастаўшчыком сістэматычным.
5. Інтэграцыя ад ліцця да апрацоўкі. Як ужо адзначалася, працаздольнасць Inconel 718 робіць інтэрфейс паміж ліццём і механічнай апрацоўкай крытычным.
Калі пастаўшчык можа самастойна кіраваць усім працоўным працэсам, каардынацыя размеркавання дапушчальных адхіленняў, распрацоўкі прыпускоў і стратэгій ліквідацыі дэфектаў звычайна больш эфектыўная.
Для прыкладаў магчымасцей апрацоўкі складаных сплаваў вы можаце азнаёміцца з нашымі магчымасцямі.
Асаблівасці прымянення
Ліццё па выплавляемым мадэлям Inconel 718 звычайна падпадае пад дзве катэгорыі прымянення.
Аэракасмічны рухавік і газавая турбіна канструкцыйныя кампаненты гарачага ўчастка (такія як кажухі, мантажныя фланцы і кранштэйны) патрабуюць высокіх цыклаў стомленасці з вельмі нізкім допускам да праблем унутранай сітаватасці і цэласнасці паверхні.
Нафтагазавае і энергетычнае абсталяванне такія кампаненты, як корпусы клапанаў, дэталі помпаў і кампаненты вусця свідравіны больш арыентуюцца на каразійную ўстойлівасць і цэласнасць пад ціскам, дзе акно допуску да дэфектаў для дэталяў, адчувальных да гарачых расколін, але не крытычных да стомленасці, можа быць адносна шырэй.
Гэта не значыць, што адно прыкладанне "прасцей" трансліраваць. Гэта азначае, што акцэнт на ацэнцы пастаўшчыка павінен зрушвацца з канчатковым выкарыстаннем дэталі.
Ліцейны цэх з нязменнымі паказчыкамі паставак некрытычных канструкцыйных адлівак можа не мець сістэмы кіравання працэсам і дакументацыі, неабходных для адлівак з аэракасмічнага класа Inconel 718.
Удакладненне канчатковага прымянення дэталі і дзеючых стандартаў на этапе запыту прапаноў дапамагае пастаўшчыку вызначыць, ці адпавядаюць яго магчымасці працэсу, пазбягаючы выяўлення неадпаведных крытэрыяў прыёмкі толькі пасля ўзнікнення спрэчкі аб якасці.
