Čujete 'Inconel 718' i odmah pomislite 'teške stvari za vruće dijelove' – dijelovi mlaznog motora, turbinski diskovi, takve stvari. To je istina, ali tu također počinje uobičajena zamka. Ljudi vide visoke brojeve rastezanja i puzanja na 700°C i pretpostavljaju da je to samo tvrđa verzija nehrđajućeg čelika 316. Nije. Pravi izazov nije samo njegova snaga; tako se ta snaga ponaša kada pokušavate nešto napraviti od nje. Priča o strojnoj obradi i naknadnoj obradi je mjesto gdje se piše pravo iskustvo.
Strojno brušenje – doslovno
Razgovarajmo o alatima za rezanje. Rano smo na teži način naučili da je postupanje s njim kao s čelikom za visoke temperature brz put do uništenih umetaka i otpadnih dijelova. Stvrdnjavanje radom je ozbiljno. Ako vaš alat nije oštar, ili ako se malo zadržite, više ne režete – hladno obrađujete površinu u nešto još tvrđe. Pregledali smo nekoliko marki presvučenih karbida prije nego što smo se odlučili za vrlo specifičnu vrstu s oštrom, poliranom geometrijom rubova. Čak i tada, gledate na brzine možda 20% od onih koje biste vozili na čeliku. To je spor, skup proces uklanjanja, a rashladno sredstvo nije izborno; to je ključan alat za upravljanje toplinom kako bi se spriječilo da se sam obradak previše zagrije i pogorša otvrdnjavanje.
Sjećam se serije tijela ventila od kojih smo strojno izradili Inconel 718 barski dio. Ispis je zahtijevao finu završnu obradu nekih unutarnjih provrta. Dobili smo savršene dimenzije, ali završna obrada je bila zrnata, gotovo poderana. Problem? Otklon alata. Čak i uz kruto postavljanje, sile rezanja bile su dovoljno velike da izazovu sitno klepetanje. Morali smo se vratiti, redizajnirati putanju alata za još lakše završne prolaze i prebaciti se na specijalizirani umetak brisača. Dodao je sate vremenu ciklusa, ali to ili dio nije htio pravilno brtviti. To je skriveni trošak – vrijeme inženjeringa i ugađanje procesa koji se ne pojavljuju u cijeni sirovina po kilogramu.
Bušenje i urezivanje su njihov poseban pakao. Evakuacija čipova je ključna. Ti žilavi, žilavi strugotini omotat će se oko svrdla i otkinuti ga u tren oka ako ne kljucate agresivno i koristite rashladno sredstvo pod visokim pritiskom kroz alat. Za navoje, gotovo uvijek specificiramo spiralne ureznice i svrdla za ureznice s velikim ureznicama. Pokušavam urezati 50% niti Inconel 718 traži pokvarenu slavinu zakopanu duboko u vrlo skupom dijelu. Naučiš dati materijalnom prostora.
Složenosti lijevanja – ne samo Pour and Go
Prijelaz sa strojne obrade na izradu gotovo neto oblika putem livenja po ulošku – to je naša ključna igra u Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). S više od tri desetljeća u lijevanju ljuski i lijevanju po ulošku, proveli smo mnogo legura nikla kroz ljevaonicu. Inconel 718 je osnovna, ali zahtjevna. Visoka točka taljenja legure je jedna stvar; kontrolirati njegovo skrućivanje kako bi se izbjegle pjegice, segregacija i vruće kidanje sasvim je druga igra.
Konstrukcija uspona i uspona za 718 je kritičnija nego za mnoge čelike. Potrebno vam je vrlo usmjereno skrućivanje kako biste pravilno nahranili masivno skupljanje. Ako su toplinski gradijenti pogrešni, završit ćete s mikroporoznošću u debelim dijelovima ili površinskim poderotinama blizu prijelaza tanko-deblje. Imali smo dijelove koji su izašli iz ljuske savršenog izgleda, samo za X-ray ili UT da bi se otkrio oblak fine poroznosti u čvorištu. To je totalni gubitak. To je zahtijevalo potpuni pregled naše temperature izlijevanja i protokola prethodnog zagrijavanja kalupa za tu određenu geometriju. Ponekad je popravak kontraintuitivan – malo niže pregrijavanje zapravo može smanjiti turbulenciju i poboljšati zvuk, iako radite bliže likvidusu legure.
Tu je i lijevana struktura. Ne možete ga koristiti onakvog kakvog jest. Inherentna dendritična struktura i vjerojatna prisutnost Lavesove faze (krhki intermetali bogati niobijem) znače da dio ima loša mehanička svojstva odmah nakon kalupa. Ovo je ključna točka koju mnogi kupci propuštaju: lijevana komponenta 718 samo je napola dovršena. Apsolutno mora proći toplinsku obradu homogenizacije – dugo namakanje, obično iznad 1100°C – kako bi se te štetne faze otopile natrag u matricu. Preskočite ovo i dio će prerano otkazati pod opterećenjem, bez obzira koliko dobro odljev izgleda.
Ples toplinske obrade – sve je u slijedu
Ovo je srce dobivanja Inconel 718 izvoditi. Standardni tretman starenja (720°C tijekom 8 sati, hlađenje peći na 620°C, držanje 8 sati, hlađenje zrakom) dobro je dokumentiran. Ali redoslijed u odnosu na druge operacije je sve. Za strojno obrađen dio od kovanog materijala, obično ga strojno obrađujete u žarenom (mekšem) stanju, a zatim ga starite. Zvuči jednostavno.
Ali za glumačku ulogu, to je složenije. Kao što je spomenuto, prvo homogenizirate. Zatim biste mogli napraviti ciklus vrućeg izostatičkog prešanja (HIP) kako biste zatvorili sve zaostale mikroporoze. Ključno pitanje je: imate li HIP prije ili nakon tretmana otopinom? Postoji rasprava. Učinili smo to na oba načina. HIPping nakon sub-solvus toplinske obrade može biti učinkovit, ali morate biti izuzetno oprezni s temperaturama kako biste izbjegli rast zrna. Sada općenito preferiramo HIP u lijevanom + homogeniziranom stanju, zatim nastavljamo s punim slijedom toplinske obrade. To povećava troškove, ali podaci pokazuju bolja i dosljednija svojstva zamora, što je često kritična specifikacija za rotirajuće dijelove.
Još jedna nijansa: oslobađanje od stresa. Ako radite značajnu strojnu obradu nakon starenja (koju pokušavate izbjeći, ali ponekad ne možete), potrebno vam je smanjenje naprezanja pri niskim temperaturama nakon toga. Ne možete ići visoko ili ćete prestarjeti materijal. To je stalna ravnoteža između dimenzionalne stabilnosti i očuvanja gama dvostrukih taloga koji 718 daju snagu.
Zavarivanje i popravak – Nastavite s krajnjim oprezom
Ponekad odljevak ima površinski defekt za koji mislite da ga možete popraviti ili strojno obrađeni dio treba zavareni sloj. Sa 718, ovo je operacija visokog rizika. Legura je sklona pucanju uslijed starenja u zoni utjecaja topline (ZUT) nakon zavarivanja, osobito ako je u stanju starenja. Toplinski ciklus zavarivanja dovodi do naprezanja, a kasniji tretman starenjem (ako se primjenjuje) može uzrokovati pucanje jer se ZUT pokušava ponovno istaložiti.
Standardna praksa je zavarivanje u žarenom stanju, a zatim cijeli sklop proći kroz puni ciklus otvrdnjavanja starenjem. Ali ni tada uspjeh nije zajamčen. Pokušali smo popraviti kućište velike turbine prije nekoliko godina. Pratio sam knjigu: žarenje prije zavarivanja, korištena žica za punjenje ERNiFeCr-2 (u osnovi sastava 718), kontrolirana međuprolazna temperatura. Nakon zavarivanja je izgledao savršeno. Međutim, nakon ciklusa starenja, pregled penetrantom je otkrio mrežu finih pukotina u ZUT-u. Dio je bio smeće. Zaključak je bio da je masa odljevka stvorila tako ozbiljno ograničenje da su zaostala naprezanja od zavarivanja jednostavno bila previsoka, čak i nakon potpunog ponovnog starenja. Sada je naša politika izbjegavati zavarivanje stare 718 kad god je to ljudski moguće. Cijena neuspjeha je previsoka. Ako dizajn zahtijeva zavarivanje, bolje je koristiti varijantu koja se lakše zavariva kao što je 625 za taj specifični podsklop.
Izvori i lanac opskrbe u stvarnom svijetu
Ne sve Inconel 718 stvoren je jednak. Svi tehnički listovi iz različitih tvornica ili ljevaonica mogu reći da zadovoljavaju AMS 5662 ili 5663, ali vrag je u praksi taljenja. Materijal VIM-VAR (vakuumsko indukcijsko taljenje nakon čega slijedi vakuumsko lučno retaljenje) je zlatni standard za rotirajuće dijelove u zrakoplovstvu jer minimalizira inkluzije i pruža jednoliku strukturu finog zrna. Za mnoge statične lijevane komponente, jedno VIM taljenje može biti dovoljno, ali morate znati kritičnost primjene.
Ovdje je važna partnerova kontrola procesa. U QSY-u, naš fokus na livenje po kalupu i CNC strojnu obradu za ovakve materijale znači da ne kupujemo samo zalihe tvornice; kontroliramo kemiju iz taline u vlastitoj ljevaonici za odljevke ili rigorozno certificiramo naše dobavljače zaliha šipki. Razvijate osjećaj za koji izvještaji o topljenju pokazuju čistu toplinu. Tražite nizak sadržaj sumpora, kontrolirane razine magnezija ili cerija za kontrolu oblika sulfida. Upravo ti neseksi detalji određuju hoće li serija dijelova proći ultrazvučnu inspekciju ili će jedan pasti na testu zamora s visokim ciklusom.
Konačno, tu je i ekonomska realnost. 718 je skupo. Za to se brine sadržaj niobija. Stoga bi svaki dizajn koji ga koristi trebao biti opravdan istinskom potrebom za njegovom čvrstoćom od 650°C+ i otpornošću na koroziju. Često se konzultiramo s klijentima u fazi projektiranja. Ponekad prelazak na leguru 625 za bolju zavarljivost ili otpornost na koroziju, ili čak na visokokvalitetni nehrđajući materijal za primjene na nižim temperaturama, može uštedjeti značajne troškove i glavobolje u proizvodnji bez ugrožavanja funkcije. Oznaka iskustva nije samo znati kako raditi Inconel 718; to je znati kada vam to zapravo treba.
