Kokkuvõte: Tehniline juhend Inconel 718 investeeringute valamise väljakutsete kohta, sealhulgas kuumkrakkimine ja töötlemine ning mida ostjad peaksid tarnija juures kontrollima.
Inconel 718 on üks enim kasutatavaid niklipõhiseid supersulameid. See säilitab kõrge tugevuse, libisemiskindluse ja väsimuse temperatuuril kuni ligikaudu 700 °C.
Need omadused muudavad selle standardvalikuks kosmosemootorite komponentide, gaasiturbiinide ning nafta- ja gaasiseadmete jaoks.
Kuid samad omadused, mis muudavad Inconel 718 ihaldusväärseks, muudavad selle valamise ja töötlemise kurikuulsalt keeruliseks.
Kui hankida Inconel 718 investeerimisvalu komponendid, leiavad ostjad sageli, et mitte iga valukoda ei suuda helivalandeid tarnida.
Nende raskuste metallurgiliste juurte mõistmine on kasulikum kui lihtsalt sertifikaatide loendi taotlemine.
Sertifikaadid näitavad, et rajatis läbis auditi, mitte seda, et selle protsessi juhtimine suudab seda konkreetset sulamit hallata.
Miks Inconel 718 on investeerimisvaldamisel väljakutseid esitav?
Investeerimisvalu sobib hästi Inconel 718-ga, kuna see suudab toota keerulisi, võrgulähedasi kujundeid ja vähendada töötlemisel eemaldatava kalli supersulami kogust.
Kuid valamisele omane tahkestamisprotsess toob kaasa kaks peamist defektiriski.
Kuuma pragunemise oht (Lavesi faas)
Inconel 718 sisaldab nioobiumi (Nb). Tahkumise viimastel etappidel rikastub jääkvedelik Nb, räni ja muude elementidega, soodustades Lavesi faasi moodustumist.
Uuringud näitavad, et isegi Lavesi faasi jääktasemed, mis on nii madalad kui 0,14–0,35 massiprotsenti, võivad kahjustada kuuma elastsust ja pingerebenemisomadusi.
Lavesi faasi olemasolu laiendab efektiivset külmumisvahemikku, jättes interdendriitide piirkonnad ilma piisava elastsuseta, et kohaneda hilise tahkestumisega.
Termiliselt pingelistes tingimustes põhjustab see kuuma rebenemise.
Jahutuskiirus on Lavesi faasi juhtimise peamine muutuja. Aeglasem jahutamine võimaldab rohkem nioobiumi eraldada ja suurendab tõenäosust, et Lavesi jääkfaas toatemperatuuril säilib; kiirem jahutamine võib selle teket osaliselt maha suruda.
Järelikult määrab valukoja võime kontrollida kesta eelsoojendustemperatuuri, valamise temperatuuri ja jahutusgraafikuid otseselt selle edukust kuumade pragude ennetamisel.
Kokkutõmbumine ja sisemine poorsus
Inconel 718 kokkutõmbumiskäitumine on protsessiakna suhtes väga tundlik. Simulatsiooniuuringud turbiini labade valanditega näitavad, et kui hallitusseened pikeneb 0 s-lt 420 s-le, langeb kesta temperatuur 1000 °C-lt 860 °C-ni ning vastavalt suureneb kokkutõmbumise maht ja sagedus.
See tähendab, et kui soojusjuhtimine enne valamist erineb kavandatud aknast, suureneb sisemine poorsus oluliselt.
Inconel 718 valandite sisemine poorsus ei ole haruldane anomaalia, vaid tüüpiline rike, mis tuleneb protsessi ebapiisavast juhtimisest.
Kandvate või väsimuskriitiliste osade puhul võib mikrokahanemine isegi pärast kuumisostaatilist pressimist (HIP) siiski lühendada väsimuse kasutusiga.
Seetõttu tuleb kokkutõmbumisriskiga tegeleda väravasüsteemi projekteerimise ja tahkumise simulatsiooni etapis.
Valamisjärgsed väljakutsed: Inconel 718 töötlemine
Isegi helivalamisega kaasnevad märkimisväärsed töötlusraskused. Inconel 718 on madala soojusjuhtivusega, koondades lõikesoojuse tööriista serva lähedale, samas kui selle austeniitne struktuur põhjustab lõikepinge all kiiret töökõvenemist.
See tööga karastatud kiht kiirendab külgede kulumist, luues tsükli, kus lõikamine muudab materjali kõvemaks, mis omakorda kulutab tööriista kiiremini.
Lõikeparameetrite jaoks töötavad katmata karbiidtööriistad hästi vahemikus 10–30 m/min; kiirustele üle 40 m/min on sobivamad kaetud karbiidist sisetükid.
See kiirusvahemik on oluliselt madalam kui tavalistel parameetritel alumiiniumi või standardse terase puhul, mis tähendab, et Inconel 718 töötlemisaeg ja tööriistakulud on oma olemuselt suuremad.
Hanke seisukohast tõstatab see kriitilise tarnija hindamispunkti: ettevõttesisese töötlusvõimalusega valukojad neil on tavaliselt eelis nende ees, kes ainult valavad ja tellivad töötlemist.
Inconel 718 töökindlus nõuab lõikeparameetrite, tööriista liikumisteede ja kinnituse jäikuse koordineeritud optimeerimist.
Kui valukoda kontrollib nii valu tolerantse kui ka töötlemisvarusid, saab ta määrata sobivamad tingimused valamise ajal, vähendades ebanormaalse tööriista kulumise või pinna terviklikkuse kahjustamise ohtu, mis on põhjustatud sobimatutest varudest.
Kuidas hinnata Inconel 718 valukoda
Inconel 718 valandite tarnijate hindamisel on sertifikaadid lävi, mitte piisav tingimus.
Järgmised võimalused näitavad rohkem, kas seade tõesti kontrollib seda sulamit.
1. Sulamise ja valamise atmosfääri juhtimine. Inconel 718 on tundlik hapniku, lämmastiku ja vesiniku suhtes ning vajab sulamise ja valamise ajal sobivat kaitset.
Vaakumi induktsioonsulatus (VIM) võib vajaduse korral piirata oksüdatsiooni ja gaasi kogumist, kuid mitte kõik Inconel 718 valandid ei vaja VIM-i. Protsessi marsruut tuleb kinnitada osa spetsifikatsioonide ja kohaldatavate standarditega.
2. Kuumtöötluse juhtimine. Inconel 718 valu kõvadus ei esinda lõplikku teenindust.
Tööstuskirjanduses tavaliselt määratletud kuumtöötlemisviis koosneb lahuse töötlemisest ligikaudu 980 °C juures, millele järgneb kiire jahutamine, esimene vanandamine temperatuuril 720 °C 8 tunni jooksul, ahju jahutamine temperatuurini 620 °C teiseks 8-tunnine vanandamine ja õhkjahutus.
See kaheastmeline vanandamine käivitab sulami tugevuse eest vastutava γ″ tugevdusfaasi.
Kui tarnijal puuduvad kontrollitud ahjud ja jälgitavad temperatuurikõverad, võib valamine vastata metallurgia kvaliteedistandarditele, kuid ei vasta mehaaniliste omaduste nõuetele.
3. Mittepurustavate katsete (NDT) ulatus. Inconel 718 sisemine kokkutõmbumine ja kuumpragunemise tendents tähendavad, et NDT ei saa tugineda ainult visuaalsele kontrollile.
Röntgenradiograafia tuvastab sisemise kokkutõmbumise ja pragude, fluorestsentsläbitungimise kontroll (FPI) tuvastab pinnamurdmise defektid ja ultraheli testimine võib täiendada pinnalähedast või sisemist hindamist.
Kinnitage, kas NDT tehakse ettevõttesiseselt või allhanke korras ja kas vastuvõtukriteeriumid vastavad osa rakendusele.
4. Materjali jälgitavus ja partii järjepidevus. Iga Inconel 718 soojuse keemiline koostis – eriti Nb, Si ja C tase – ning selle jahutusajalugu mõjutavad Lavesi faaside moodustumise tendentsi.
Soojusarvu tasemel sulamisandmete, kuumtöötluse logide ja NDT aruannete nõudmine on otsene viis hinnata, kas tarnija protsessijuhtimine on süstemaatiline.
5. Valamise ja töötlemise integreerimine. Nagu märgitud, muudab Inconel 718 töökindlus liidese valamise ja töötlemise vahel kriitiliseks.
Kui tarnija saab kogu töövoogu ettevõttesiseselt hallata, on tolerantside eraldamise, saastekvootide kavandamise ja defektide kõrvaldamise strateegiate koordineerimine tavaliselt tõhusam.
Keeruliste sulamite töötlemisvõimaluste näidete vaatamiseks võite tutvuda meie võimalustega.
Rakendusspetsiifilised kaalutlused
Inconel 718 investeerimisvalu jaguneb tavaliselt kahte rakenduskategooriasse.
Lennundusmootor ja gaasiturbiin kuumsektsioonilised konstruktsioonikomponendid (nagu korpused, kinnitusäärikud ja kronsteinid) nõuavad kõrget tsüklilist väsimusjõudlust ning sisemise poorsuse ja pinna terviklikkuse probleemide tolerants on väga väike.
Nafta-, gaasi- ja energiaseadmed komponendid, nagu klapi korpused, pumba osad ja kaevupea komponendid, keskenduvad rohkem korrosioonikindlusele ja rõhu terviklikkusele, kus kuumapragude suhtes tundlike, kuid mitteväsimuskriitiliste osade defektitaluvuse aken võib olla suhteliselt laiem.
See ei tähenda, et ühte rakendust oleks "lihtsam" üle kanda. See tähendab, et tarnija hindamise rõhk peaks muutuma koos osa lõppkasutusega.
Valukojal, millel on järjepidev mittekriitiliste konstruktsioonivalandite tarneregister, ei pruugi olla kosmosesõidukite Inconel 718 valandite jaoks vajalikku protsessijuhtimis- ja dokumentatsioonisüsteemi.
Osa lõpliku rakenduse ja kohaldatavate standardite selgitamine pakkumise staadiumis aitab tarnijal kindlaks teha, kas tema protsesside võimalused vastavad, vältides mittevastavate vastuvõtukriteeriumide avastamist alles pärast kvaliteedivaidluse tekkimist.
