ઇનકોનલ ઇન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગ

જ્યારે તમે 'ઈનકોનેલ ઈન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગ' સાંભળો છો, ત્યારે તાત્કાલિક ઈમેજ ઘણીવાર અવિનાશી એરોસ્પેસ ભાગો અથવા ટર્બાઈન બ્લેડમાંથી એક ચેરી લાલ ચમકતા હોય છે. તે ખોટું નથી, પરંતુ તે એક સપાટી-સ્તરનું દૃશ્ય છે જે ગંભીર વાસ્તવિકતા પર ચમકે છે. વાસ્તવિક વાર્તા માત્ર એલોયની સુપ્રસિદ્ધ ઉચ્ચ-તાપમાન શક્તિ વિશે નથી; તે રસાયણશાસ્ત્ર, ગરમી અને સિરામિક શેલો વચ્ચેના ઝીણવટભર્યા, ઘણીવાર નિરાશાજનક નૃત્ય વિશે છે. ઘણા માને છે કે જો તમે 316 સ્ટેનલેસ કાસ્ટ કરી શકો છો, તો તમે Inconel 718 કાસ્ટ કરી શકો છો. તે ધારણા એ છે કે જ્યાં પ્રોજેક્ટ્સ માટે પૈસા અને સમયનું લોહી વહેવા લાગે છે.

કોર ચેલેન્જ: તે બધા નિયંત્રણ વિશે છે

ચાલો ચોક્કસ કરીએ. Inconel સાથે, ખાસ કરીને 718 અથવા 625 જેવા વરસાદ-સખ્તાઇવાળા ગ્રેડ, તમે માત્ર પ્રવાહી ધાતુ રેડતા નથી. તમે નિકલ, ક્રોમિયમ, નિઓબિયમ અને મોલિબડેનમના પ્રતિક્રિયાશીલ સૂપનું સંચાલન કરી રહ્યાં છો જે નુકસાનકારક તબક્કાઓ બનાવવા માંગે છે જો તમે તેને ખોટું ઠંડું થવા દો. ઇન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયા, તેના સિરામિક શેલ સાથે, જટિલ ભૂમિતિઓ માટે અદભૂત પરિમાણીય નિયંત્રણ પ્રદાન કરે છે - ટર્બાઇન બ્લેડમાં સંકલિત કૂલિંગ ચેનલોનો વિચાર કરો. પરંતુ તે જ શેલ થર્મલ અવરોધ બની જાય છે, જે ઘનકરણ દરને ગંભીર રીતે પ્રભાવિત કરે છે. ખૂબ જ ધીમી, અને તમને અતિશય અનાજની વૃદ્ધિ અને તે બીભત્સ લેવ્સ અથવા ડેલ્ટા તબક્કાઓ ઇન્ટરડેન્ડ્રીટિક પ્રદેશોમાં અવક્ષેપિત થાય છે, જે નમ્રતા અને થાક જીવનને મારી નાખે છે. મેં જોયા છે કે ભાગો એક્સ-રે પસાર કરે છે પરંતુ ઓછા-ચક્રના થાક પરીક્ષણમાં તૂટી જાય છે કારણ કે માઇક્રોસ્ટ્રક્ચર યોગ્ય ન હતું. સ્પેક શીટ Inconel 718 કહે છે, પરંતુ પ્રદર્શન વિગતોમાં છે જે સ્પેક ઘણીવાર આવરી લેતું નથી.

આ તે છે જ્યાં ફાઉન્ડ્રીનો અનુભવ નોન-નેગોશિયેબલ બની જાય છે. તે માત્ર વેક્યુમ ઇન્ડક્શન મેલ્ટિંગ (VIM) ભઠ્ઠી રાખવા વિશે નથી. તે પ્રી-કાસ્ટ પ્રક્રિયા વિશે છે: પેટર્નમાં જ સંકોચન અને વૉરપેજને ઘટાડવા માટે વેક્સ ઇન્જેક્શન ડાઇ ડિઝાઇન, પ્રાથમિક સ્લરીનું નિર્માણ (ઘણી વખત ઝિર્કોન-આધારિત ફેસિંગ), અને સ્ટુકોઇંગ પ્રક્રિયા. ઇનકોનલ માટે, શેલની અભેદ્યતા અને ગરમ શક્તિને સ્ટીલ કરતાં અલગ સંતુલનની જરૂર છે. એક શેલ જે ખૂબ ગાઢ હોય છે તે ગેસને ફસાવી શકે છે અને છિદ્રાળુતાનું કારણ બની શકે છે; ખૂબ નબળા, અને તમે ઉચ્ચ-તાપમાન રેડતા દરમિયાન રનઆઉટ અથવા વિકૃતિનું જોખમ લો છો. અમે થોડા વર્ષો પહેલા વાલ્વ બોડીની પીડાદાયક બેચ દ્વારા આ શીખ્યા. સુંદર સપાટીની પૂર્ણાહુતિ, પરંતુ અલ્ટ્રાસોનિક પરીક્ષણે જાડા વિભાગોમાં છૂટાછવાયા સંકોચન જાહેર કર્યા. ગુનેગાર? શેલ પકવવાનું ચક્ર બંધ હતું, અને ઘનકરણ દરમિયાન થર્મલ ગ્રેડિયન્ટનું સંચાલન કરવામાં આવ્યું ન હતું. મીણ રૂમ પર પાછા.

મીણની વાત કરીએ તો, દૂર કરવાનું (ડીવેક્સિંગ) પગલું એ બીજી સૂક્ષ્મ કળા છે. ઇનકોનલના ઉચ્ચ ગલનબિંદુ સાથે, તમે સામાન્ય રીતે ઉચ્ચ દબાણવાળી સ્ટીમ ઓટોક્લેવિંગનો ઉપયોગ કરો છો. પરંતુ જો વેક્સ ફોર્મ્યુલેશન સુસંગત ન હોય અથવા વરાળ દબાણ વળાંક ખૂબ આક્રમક હોય, તો તમે લીલા શેલને તોડી શકો છો. હેરલાઇન ક્રેક જે તમે જોઈ શકતા નથી તે 1500°C+ પ્રીહિટ દરમિયાન ખુલશે અને કાસ્ટિંગ પર ફિન અથવા ફ્લેશ બની જશે. તે એક અસ્વીકાર છે. આ એક પ્રકારનું પ્રક્રિયા નિયંત્રણ છે જે નોકરીની દુકાનને નિષ્ણાતથી અલગ કરે છે. જેવી કંપની ક્વિન્ગડાઓ કિઆંગસેન્યુઆન ટેકનોલોજી કંપની, લિ.(QSY), તેમના ત્રણ દાયકા સાથે રોકાણ કાસ્ટિંગ અને નિકલ-આધારિત એલોયનો ચોક્કસ ઉલ્લેખ, અજમાયશ અને ભૂલ દ્વારા કારણ-અને-અસરની આ પુસ્તકાલય બનાવવી પડી હોત. તે તેમનામાં છે મશીનિંગ ક્ષમતાઓ પણ - કાસ્ટ તરીકેના ઇન્કોનેલ ભાગને સમાપ્ત કરવા માટે ત્વચા કટીંગ ટૂલ્સ પર કેવી પ્રતિક્રિયા આપે છે તે જાણવાની જરૂર છે, જે કાસ્ટિંગની સપાટીની અખંડિતતા સાથે જોડાયેલ છે.

પોસ્ટ-કાસ્ટ પઝલ: હીટ ટ્રીટમેન્ટ એ કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયાનો એક ભાગ છે

તમે કાસ્ટિંગને તેની હીટ ટ્રીટમેન્ટથી અલગ કરી શકતા નથી. તે ગૌણ કામગીરી નથી; તે મજબૂતીકરણનો અંતિમ તબક્કો છે. Inconel 718 માટે, તમે સોલ્યુશન ટ્રીટમેન્ટ અને વૃદ્ધત્વ ચક્ર જોઈ રહ્યાં છો. પરંતુ સમય અને તાપમાન એ-કાસ્ટ સ્ટ્રક્ચર દ્વારા નક્કી કરવામાં આવે છે. જો તમારા દાણાનું કદ ધીમા ઘનકરણને કારણે મોટું હોય, તો તમારે સોલ્યુશન ટ્રીટમેન્ટના પરિમાણોને સમાયોજિત કરવાની જરૂર પડી શકે છે. તેને ખોટું સમજો, અને ગામા ડબલ-પ્રાઈમ (γ) મજબૂતીકરણનો તબક્કો શ્રેષ્ઠ રીતે અવક્ષેપ કરશે નહીં. ભાગ નરમ, અન્ડરપરફોર્મિંગ હશે.

મને ઉચ્ચ દબાણ, ગરમ ગેસ વાતાવરણમાં મેનીફોલ્ડ ઓપરેટ કરવા માટેનો પ્રોજેક્ટ યાદ આવે છે. કાસ્ટિંગ્સ પરિમાણીય રીતે સંપૂર્ણ બહાર આવ્યા. અમે સ્ટાન્ડર્ડ 718 હીટ ટ્રીટ કર્યું: 980°C સોલ્યુશન, એર કૂલ, પછી 720°C 8 કલાક સુધી રાખો, ભઠ્ઠી 620°C સુધી ઠંડુ રાખો, વધુ 8 કલાક રાખો, એર કૂલ. તાણયુક્ત ગુણધર્મો માત્ર નીચી સ્પેક મર્યાદા પર હતા. સમસ્યા? હોમોજનાઇઝેશન. કાસ્ટિંગમાંથી માઇક્રોસેગ્રિગેશન એ સ્થાનિક રસાયણશાસ્ત્રની વિવિધતાઓ બનાવવા માટે પૂરતું હતું જે વૃદ્ધત્વના પ્રતિભાવને અસર કરે છે. અમારે પ્રમાણભૂત ચક્ર પહેલાં એક ઉચ્ચ-તાપમાન એકરૂપીકરણ પગલું ઉમેરવું પડ્યું, જેણે અનાજની વૃદ્ધિને થોડી અસર કરી પરંતુ અમને એક સમાન મેટ્રિક્સ આપ્યો. તે કામ કર્યું, પરંતુ તે ખર્ચ અને ચક્ર સમય ઉમેર્યો. પાઠ: ફાઉન્ડ્રીના ધાતુશાસ્ત્રી અને હીટ ટ્રીટરે સતત સંવાદમાં રહેવાની જરૂર છે. સંપૂર્ણ-સેવા પ્રદાતા કે જે કાસ્ટિંગ અને બંનેને સંભાળે છે CNC મશીનિંગ એક છત નીચે, જેમ કે QSY ની કામગીરી સૂચવે છે, તેનો અહીં એક અલગ ફાયદો છે. તેઓ મીણથી ફિનિશ્ડ મશિન ભાગ સુધીના સમગ્ર ક્રમને નિયંત્રિત કરે છે, તેથી પ્રતિસાદ લૂપ ચુસ્ત છે.

બિન-વિનાશક પરીક્ષણ (NDT) પણ એક અલગ પાત્ર લે છે. જટિલ એપ્લિકેશનો માટે ઇનકોનલ કાસ્ટિંગ સાથે, તમે ઘણીવાર પ્રમાણભૂત એક્સ-રેથી આગળ છો. સપાટી તોડવાની ખામીઓ માટે ફ્લોરોસન્ટ પેનિટ્રન્ટ ઇન્સ્પેક્શન (FPI) આવશ્યક છે. પરંતુ આંતરિક અખંડિતતા માટે, ખાસ કરીને પાતળા-દિવાલોવાળા વિભાગોમાં, અમે કમ્પ્યુટેડ ટોમોગ્રાફી (CT) સ્કેનિંગ તરફ વધુ આગળ વધ્યા છીએ. તે ખર્ચાળ છે, પરંતુ આંતરિક માર્ગો સાથે જટિલ ઇંધણ નોઝલ માટે, સેવામાં તૂટી શકે તેવી કોઈ કોર શિફ્ટ અથવા અવશેષ સિરામિક નથી તેની ખાતરી કરવાનો તે એકમાત્ર રસ્તો છે. આ સામગ્રીની માંગણીની ચકાસણીનું સ્તર છે.

સામગ્રીની પસંદગી: કાસ્ટિંગ માટે તમામ ઇનકોનલ્સ સમાન નથી

ઇનકોનલ એક કુટુંબ છે. 625 ઘણીવાર તેની વેલ્ડેબિલિટી અને કાટ પ્રતિકાર માટે પસંદ કરવામાં આવે છે, અને તે સામાન્ય રીતે 718 કરતાં વધુ કાસ્ટેબલ માનવામાં આવે છે કારણ કે તે ઘન-સોલ્યુશન મજબૂત છે, વય-કઠણ નથી. તમને ગરમીની સારવારની ચિંતાઓ ઓછી છે, પરંતુ તમારે હજી પણ ગરમ ફાટી જવા માટે જોવાની જરૂર છે. પછી ત્યાં Inconel 713C છે, જે ટર્બાઇન બ્લેડ માટે વિન્ટેજ પરંતુ હજુ પણ ઉપયોગમાં લેવાતું એલોય છે, જેમાં અનાજની સીમાની મજબૂતાઈ માટે ઝિર્કોનિયમ અને કાર્બન છે. તે રેડતા તાપમાન માટે નામચીન રીતે સંવેદનશીલ છે. થોડીક ડિગ્રી ખૂબ ગરમ, અને અનાજ બરછટ જાય છે; ખૂબ જ ઠંડી, અને તમને મિસ્ટ્રન્સ મળે છે. તેને ફાઉન્ડ્રીની જરૂર છે જે દોષરહિત લોગ રાખે છે - દરેક ગરમી, દરેક રેડતા તાપમાન, દરેક લોટ માસ્ટર એલોય.

એલોયની પસંદગી ઘણીવાર ઓપરેટિંગ વાતાવરણ અને ભાગની ભૂમિતિ પર આવે છે. સ્થિર માળખાકીય કૌંસ 625 સાથે દૂર થઈ શકે છે. 700 °C પર તાણ હેઠળ ફરતા ઘટકને તેની કમકમાટી શક્તિ માટે 718 ની જરૂર પડશે. પરંતુ કાસ્ટિબિલિટી માટે ભાગની રચના એ 50% યુદ્ધ છે. તીક્ષ્ણ ખૂણા દુશ્મન છે. દિવાલની સમાન જાડાઈ એ એક સ્વપ્ન છે જેનો તમે પીછો કરો છો. સિમ્યુલેશન સૉફ્ટવેર સાઉન્ડ કાસ્ટિંગ બતાવે તે પહેલાં, અમે ડિઝાઇન એન્જિનિયર સાથે છ વખત હાઉસિંગ પર ફ્લેંજ ટ્રાન્ઝિશનને ફરીથી ડિઝાઇન કરવું પડ્યું હતું, ધીમે ધીમે ફિલેટ્સ અને પાંસળીઓ ઉમેરીને. ડિઝાઇનર અને ફાઉન્ડ્રી એન્જિનિયર વચ્ચેનો તે સહયોગ અમૂલ્ય છે. તે એવી વસ્તુ છે જેનો તમે વર્ષોથી વિકાસ કરો છો, અને તે પેઢીની કામગીરીના લાંબા આયુષ્યમાં સંકેત આપે છે, જેમ કે 30-વર્ષના ઇતિહાસમાં QSY. તે સમયરેખા સૂચવે છે કે તેઓએ આ ડિઝાઇન પુનરાવર્તનો અસંખ્ય વખત જોયા છે.

અને ચાલો સ્ક્રેપ મૂલ્યને ભૂલીએ નહીં. ઇનકોનેલ રીવર્ટ સામગ્રી મૂલ્યવાન છે, પરંતુ જ્યારે ફરીથી પીગળવામાં આવે ત્યારે તેની રસાયણશાસ્ત્રને ચુસ્તપણે નિયંત્રિત કરવી આવશ્યક છે. અન્ય નિકલ એલોય અથવા ઇન્કોનેલની વિવિધ ગરમી સાથેનું ક્રોસ-દૂષણ નિઓબિયમ અથવા ટાઇટેનિયમ જેવા તત્વોને વિશિષ્ટતાથી દૂર કરી શકે છે. ગંભીર ફાઉન્ડ્રીમાં સખત રિવર્ટ મેનેજમેન્ટ પ્રોગ્રામ હશે, જે ઘણી વખત ઓછી જટિલ એપ્લિકેશનમાં ઉપયોગ માટે અલગ હીટ નંબર હેઠળ રિવર્ટને ઓગળે છે. તે તકનીકી જેટલી જ સામગ્રી ખર્ચની રમત છે.

ધ રીયલ-વર્લ્ડ કોમ્પ્રોમાઈઝ: કોસ્ટ વિ. પરફોર્મન્સ

આ પ્રક્રિયા ખર્ચાળ છે. એલોય ખર્ચાળ છે. મીણ પેટર્ન માટે ટૂલિંગ ખર્ચાળ છે. શેલ સામગ્રી ખર્ચાળ છે. વેક્યૂમ મેલ્ટિંગ અને હીટ ટ્રીટમેન્ટ માટે ઊર્જા ખર્ચાળ છે. તેથી તમે ક્યારે પસંદ કરો છો ઇનકોનલ ઇન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગ? જ્યારે ભાગનું કાર્ય તેને સંપૂર્ણપણે ન્યાયી ઠેરવે છે. જ્યારે તે ઉચ્ચ-મૂલ્યનું ઘટક હોય જ્યાં નિષ્ફળતા આપત્તિજનક હોય, અથવા જ્યાં જટિલતા વિકલ્પ તરીકે બિલેટમાંથી મશીનિંગને દૂર કરે છે. અમે એવા ભાગો વિશે વાત કરી રહ્યા છીએ જ્યાં ખરીદ-ટુ-ફ્લાય ગુણોત્તર (કાચા માલનું વજન વિરુદ્ધ તૈયાર ભાગ) જો મશીન કરવામાં આવે તો ખગોળીય છે. કાસ્ટિંગ તમને નેટ આકારની ખૂબ નજીક લઈ જાય છે.

પરંતુ એક સમાધાન ઝોન છે. કેટલીકવાર, ઓછા જટિલ ઘટકો માટે, તમે હાઇબ્રિડ અભિગમ પસંદ કરી શકો છો. સામાન્ય આકારને કાસ્ટ કરો, પરંતુ મહત્વપૂર્ણ સીલિંગ સપાટીઓ અથવા બોલ્ટ છિદ્રો પર વધારાનો સ્ટોક છોડી દો CNC મશીનિંગ સંપૂર્ણ સહિષ્ણુતાને ફટકારવા માટે. આ તે છે જ્યાં સંકલિત સુવિધાઓ ચમકે છે. એક અલગ મશીન શોપમાં નાજુક, જેમ-કાસ્ટ ઇન્કોનલ ભાગ મોકલવાથી નુકસાનનું જોખમ રહે છે અને લોજિસ્ટિક્સ ઉમેરે છે. આ બધું એક જ જગ્યાએ કરવું, જેમ દ્વારા સૂચિત છે QSY ની સંયુક્ત કાસ્ટિંગ અને મશીનિંગ સેવાઓ, જોખમ ઘટાડે છે અને એકંદર ગુણવત્તા નિયંત્રણમાં સુધારો કરી શકે છે. તમે માત્ર એક કાસ્ટિંગ ખરીદી રહ્યાં નથી; તમે ક્ષમતા સાંકળ ખરીદી રહ્યાં છો.

અંતિમ શબ્દ ગુણવત્તા સંસ્કૃતિ પર છે. આ સામગ્રીઓ અને પ્રક્રિયાઓ સાથે, પેપરવર્ક અને ટ્રેસિબિલિટી ઉત્પાદનનો ભાગ છે. કાસ્ટિંગ પ્રમાણિત સામગ્રી રિપોર્ટ, હીટ ટ્રીટ ચાર્ટ અને NDT રિપોર્ટ્સ સાથે આવવું જોઈએ. તે ડોઝિયર છે. જો કોઈ સપ્લાયર તે સ્તરના દસ્તાવેજીકરણ પ્રદાન કરવામાં અચકાતા હોય, તો દૂર જાઓ. ભાગ માત્ર ભૌતિક પદાર્થ નથી; તે પ્રક્રિયાની ગેરંટી છે જેણે તેને બનાવ્યું છે. ત્રણ દાયકા પછી, કંપની સમજે છે કે તેની પ્રતિષ્ઠા તે ડોઝિયર પર બનેલી છે જેટલી તે ભાગો પર છે જે દરવાજાની બહાર મોકલે છે.

આગળ જોઈએ છીએ: ધ ઈવોલ્વિંગ ક્રાફ્ટ

આ બધું ક્યાં જઈ રહ્યું છે? Inconel માં એડિટિવ મેન્યુફેક્ચરિંગ (3D પ્રિન્ટિંગ) ને ઘણી બધી પ્રેસ મળી રહી છે, અને સારા કારણોસર. તે પાગલ ભૌમિતિક સ્વતંત્રતા આપે છે. પરંતુ નાના, અત્યંત જટિલ ભાગોના મધ્યમ-થી-ઉચ્ચ વોલ્યુમ ઉત્પાદન માટે, રોકાણ કાસ્ટિંગ હજુ પણ મજબૂત આર્થિક ધાર ધરાવે છે. ભવિષ્ય, મને શંકા છે, વર્ણસંકરીકરણમાં છે. 3D પ્રિન્ટીંગનો ઉપયોગ કરીને મીણની પેટર્ન અથવા તો સિરામિક કોરો સીધી રીતે બનાવવા માટે, અગાઉ અશક્ય ભૂમિતિઓને મોલ્ડ કરવા માટે પરવાનગી આપે છે, પછી સપાટીની પૂર્ણાહુતિ અને ધાતુશાસ્ત્રની ગુણવત્તા માટે પરંપરાગત રોકાણ કાસ્ટિંગ પ્રક્રિયાનો લાભ લે છે. તે એક ઉત્તેજક કન્વર્જન્સ છે.

સિમ્યુલેશન સોફ્ટવેર પણ વધુ સારું થઈ રહ્યું છે. નક્કરતા અને તાણ માટે મર્યાદિત તત્વ વિશ્લેષણ એક સરસ-થી-સાથે પ્રમાણભૂત સાધન તરફ આગળ વધી રહ્યું છે. પરંતુ સૉફ્ટવેર માત્ર તેટલું જ સારું છે જેટલું તમે તેને ફીડ કરો છો તે મટીરીયલ પ્રોપર્ટી ડેટાબેઝ અને બાઉન્ડ્રી શરતો. તે ડેટાબેઝ વાસ્તવિક-વિશ્વના અજમાયશ અને આંસુ પર બનેલ છે - એક પ્રકારનું સંસ્થાકીય જ્ઞાન જે લાંબા સમયથી ચાલતી કામગીરીમાં સંચિત થાય છે. તમે દરેક વસ્તુનું અનુકરણ કરી શકતા નથી; સિમ્યુલેશન ક્યારે પડેલું છે તે જાણવા માટે તમારે હજુ પણ કારીગરની વૃત્તિની જરૂર છે.

તેથી, શરૂઆત પર પાછા. ઇનકોનલ ઇન્વેસ્ટમેન્ટ કાસ્ટિંગ બ્રુટ ફોર્સ વિશે ઓછું અને ચતુરાઈ વિશે વધુ છે. તે સો નિયંત્રિત પગલાઓની સાંકળ છે, દરેક અંતિમ ઉત્પાદનને તોડવામાં સક્ષમ છે. સામગ્રીના સ્વભાવનો આદર કરવાથી, પ્રક્રિયાની ઘોંઘાટને સમજવાથી અને ધીરજ રાખવાથી-અને ઐતિહાસિક ડેટા-જ્યારે વસ્તુઓ અનિવાર્યપણે યોજના પ્રમાણે ન થાય ત્યારે મુશ્કેલીનિવારણ કરવાથી સફળતા મળે છે. તે જાદુ નથી; તે નિયંત્રિત અરાજકતા છે, જે પુનરાવર્તિત એન્જિનિયરિંગ શિસ્તમાં ફેરવાય છે. અને તે એવી વસ્તુ છે જે તમે ફક્ત તેની જાડાઈમાં રહીને વર્ષ-વર્ષે શીખો છો.