Megkeresi az „Inconel 718 befektetési öntvényt”, és rengeteg adatot kap: 1400°F szakítószilárdság, kiváló kúszási szakadás, oxidációállóság 1300°C-ig. Amit nem észlel, az az az érzés, hogy a héj megreped a viaszmentesen, vagy az a süllyedő pillanat, amikor az NDT jelentés halvány jelzéseket mutat egy kritikus szakaszban. A specifikációs lap úgy hangzik, mint egy megoldott probléma. Nem az. Ez egy tárgyalás a fizikával, és gyakran a fém mondja ki a végső szót.
Nem az ötvözet a probléma. A folyamat az.
Mindenki magára az Inconel 718-ra összpontosít – az összetételre, a tanúsítványokra. De be befektetési öntés, az ötvözet csak az alapanyag. Az igazi kihívás a viasztól a kész öntésig vezető út. A 718-nak van egy csúnya szokása, hogy Laves fázist képez, azokat a rideg intermetallikus vegyületeket, ha a megszilárdulást nem szabályozzák szigorúan. Nem lehet csak úgy kiönteni, mint a 304-es rozsdamentes acélt. A termikus jellemzők eltérőek. A zsugorodás más. A kerámia héjjal való reakciója eltérő.
Emlékszem egy tételre a turbina burkolatához. A geometria vékony falú, de összetett volt. Tökéletes volt a kémia, de az öntvények meghiúsultak a feszültség-szakadási teszten. A probléma? Szabványos héjrendszert használtunk – egy szokásos olvasztott szilícium-dioxid arcbevonatot. A 718 azokon az öntési hőmérsékleteken éppen annyira reagált vele, hogy a felületi szemcsehatár lebomlását okozza. Nem volt hatalmas hiba, de nagyításnál látni lehetett a ridegséget. A shell specifikációs lapja nem említette ezt a kölcsönhatást. Ezt nehéz úton tanulod meg.
Ilyen egy bolt 30 éve Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY) játékba lép. Nem csak a kemence meglétéről van szó; arról az intézményi memóriáról van szó, amelyre a héjreceptek milyen nikkelalapú ötvözetekkel működnek. A honlapjuk, tsingtaocnc.com, felsorolja a speciális ötvözetekkel végzett munkáikat, de az igazi tudás a folyamatlapjaikban rejlik – az előmelegítési hőmérsékletek és öntési sebességek módosításai, amelyek különbséget tesznek a hangöntvény és a selejt között.
Viasz, Shell és a hőtágulás tánca
Beszéljünk a héjról. A 718 esetében gyakran eltér a szabványos szilícium-dioxid alapú rendszerektől. Áttértünk egy cirkon alapú arcbevonatra és egy alumínium-oxid-szilikát védőrétegre. Miért? Hőtágulási együttható. A héjnak ellenállnia kell a ~1500°C-os fém hősokkjának, de elég gyengének kell lennie ahhoz, hogy később eltávolíthassa anélkül, hogy erőszakos mechanikai eszközöket kellene igénybe vennie, amelyek megkeményíthetik az öntvényfelületet. Ez egy kiegyensúlyozó tevékenység.
A viaszmentesítés lépése kritikus. Acél esetén az autoklávban történő viaszmentesítés egyszerű. Egy olyan nagy teljesítményű ötvözetnél, mint a 718, ahol a viaszmintázat nagyobb vagy vastagabb lehet, fennáll annak a veszélye, hogy a héj megreped a gyors gőznyomás miatt, ha a ciklus nincs beállítva. Egyszer elvesztettünk egy egész penészfát, mert az autokláv ciklus túl agresszív volt. A héj jól nézett ki, de a hajszálrepedések lehetővé tették a fém behatolását, hatalmas bordákat hoztak létre, és tönkretették a méretpontosságot. Mostanában gyakran használunk lassabb, flash dewax módszert a kritikus 718-as feladatokhoz, még akkor is, ha ez megnöveli az időt.
A kagylósütés vagy az előmelegítés egy másik ítélet. Túl hideg héjba öntjük, és félreértést kockáztatunk. Túl meleg, és eltúlozhatja a fém-héj reakciót, és növelheti a szemcseméretet. Egy komplexumhoz Inconel 718 öntésnél általában a héj 1000°C körüli előmelegítését célozzuk meg, de ez egy hosszú, lassú felfutás után történik, hogy minden illékony anyagot eltávolítsunk a kerámia sokkolása nélkül. Ez nem egy szám, amit egy tankönyvben találsz; ez az, amelyhez néhány sikertelen öntés után érkezik.
Kapuzás, etetés és a józanság keresése
Etetés befektetési öntés inconel 718 egy művészeti forma. Fagytartománya nem olyan széles, mint egyes szuperötvözeteké, de még mindig nagyvonalú, meleg felszállókra van szüksége. A kapurendszert úgy kell megtervezni, hogy minimalizálja a turbulenciát – a turbulencia oxidzárványokhoz vezet, amelyek végzetesek a repülőgép-alkatrészekben. Jelenleg számítógépes szimulációt használunk, de a korai szimulációk gyakran túl optimisták voltak. Tökéletes töltést és etetést mutatnának. Az igazi öntvény zsugorodási porozitással rendelkezik egy vastag karimában.
A lecke? A szimuláció útmutató, nem próféta. Még mindig túl kell tervezni a 718-as adagolókat. Gyakran használunk exoterm adagolóhüvelyeket, amelyeket kifejezetten nikkelötvözetekhez fejlesztettek ki, hogy a felszállót tovább melegen tartsuk. Még ilyenkor is néha kis hidegrázást kell hozzáadni a stratégiai helyeken, hogy az irányszilárdulást a felszálló felé kényszerítsd. Ez a felülvizsgálat és az iteráció tapintható folyamata. Egy olyan partner, mint a QSY, mély háttérrel héjforma öntés és befektetési öntés, jellemzően a különböző ötvözetcsaládokhoz tartozó bevált kapuzat-tervek könyvtárával rendelkezik, ami óriási előnyt jelent.
Az öntés után a kapukat és a felszállókat vadállat kell eltávolítani. A 718 munka hihetetlenül gyorsan megkeményedik. Ha úgy próbálja fűrészelni vagy csiszolni, mint a szénacélt, megégetheti a pengéket, és feszültségrepedéseket okozhat. A csiszoló vízsugaras vágás vagy a megfelelő előtolású és sebességű speciális szalagfűrészek elengedhetetlenek. Ez egy költség- és időtényező, amelyet sokan elfelejtenek figyelembe venni kezdeti árajánlatukban.
Hőkezelés: ahol az ingatlanok készülnek (vagy eltörik)
Ez a leggyakoribb hibapont az ellátási láncban. Gyönyörű hangot kapsz befektetési öntés. Aztán tönkreteszed a hőkezelő kemencében. A kovácsolt 718-as esetében a kezelés standard: oldatos kezelés és öregítés. A cast 718 esetében ez más. Ön az öntött mikrostruktúrával, a szegregációval és azokkal a lehetséges Laves-fázisokkal foglalkozik.
A bevett gyakorlat egy homogenizálási kezelés először – körülbelül 1100 °C-on tartva órákig, hogy a Laves feloldódjon és kiegyenlítse a készítményt. Hagyja ki ezt, vagy csinálja rosszul, és az ezt követő öregítés nem hozza létre egyenletesen a szükséges gamma-kettős primer csapadékot. Az eredmény? Ellentmondásos mechanikai tulajdonságok. Láttam, hogy az öntvények átmentek az UT-n, de nem sikerült a szakaszos szakítószilárdság-teszteken, mert a hőkezelési ciklus kovácsolt anyagspecifikáción alapult.
A légkör szabályozása nem alku tárgya. Vákuum vagy argon. A magas hőmérsékletű homogenizálás során jelen lévő oxigén súlyos felületi oxidációt és a kritikus ötvözőelemek, például a króm kimerülését okozza. Nem csak a felületet méretezi; megváltoztatod a bőr kohászatát. Ezt azután tudtuk meg, hogy egy tétel kijött egy állítólagos inert atmoszférájú kemencéből, tompa szürke kéreggel. A megmunkálás gödrösödést mutatott ki. A kemence tömítése sérült. Most minden rakománynál tanúkuponokat futtatunk, hogy ellenőrizzük a légkör tisztaságát.
Megmunkálás és a végső akadály
Ez az, ahol a QSY integrált modellje befektetési öntés és CNC megmunkálás mutatja az értékét. A 718-as öntvény megmunkálása más állat, mint a megmunkált megfelelőjének megmunkálása. A keménység inkonzisztens lehet, és a rejtett mikrozsugorodás vagy zárványok egy pillanat alatt összetörhetik a 200 dolláros szármarót.
A kulcs a stabil, merev beállítások és a konzervatív vágások. Itt nem megy a nagy sebességű megmunkálás. Lassú és egyenletes, bőséges hűtőfolyadékkal, amely kezeli a hőt és megakadályozza a felület keményedését. A szerszám geometriája kritikus fontosságú – pozitív gereblye, éles élek. A fénytelen szerszámok csak elkenik az anyagot, és túlzott hőt termelnek.
A legfontosabb, hogy a megmunkálási folyamatot az öntvény maradékfeszültségének figyelembevételével kell megtervezni. Lehet, hogy durvítani kell, majd le kell oldani a stresszt, majd befejezni a gépet. Ha megpróbálja az egészet egy mozdulattal leszedni, az alkatrész drámaian meghajolhat, miután kioldják, és használhatatlanná válik. Ez egy végső, gondos tárgyalás, hogy felfedjem a méretekben tökéletes alkatrészt ebből a durva, méretezett öntvényből.
Szóval, mi a valós költség?
Amikor értékeli a szállítót befektetési öntés inconel 718, nem csak kiló fémet vásárol. Megveszed a folyamatirányítási történetüket, a kohászati ismereteiket és a problémamegoldó intézményi memóriájukat. Az olcsó árajánlat gyakran abból a boltból származik, amely rozsdamentes acélként kezeli. Olyan alkatrészt szállítanak, amely jól néz ki, de a tesztelés során vagy a terepen kudarcot vall.
Egy megalapozott operátor értéke abban rejlik, hogy elkerüli ezeket a katasztrofális, programkésleltető hibákat. Ez abban rejlik, hogy tudjuk, hogy egy bizonyos kapukialakítás az adott konzolgeometriához működik, vagy hogy egy adott mennyiségű kerámiapornak a 718-as szuszpenzió viszkozitását kell módosítani. Ez nem árugyártás. Inkább egyedi kohászat. A valós költség az a biztosíték, hogy az alkatrész olyan feltételek mellett fog működni, amelyeket a műszaki adatlap olyan magabiztosan leír. És ez a biztosíték a múlt hibáira, a tanulságokra és a nehezen megszerzett, bolti bölcsességre épül.
