Santrauka: Techninis vadovas, skirtas Inconel 718 investicijų liejimo iššūkiams, įskaitant karštąjį krekingą ir apdirbimą, ir tai, ką pirkėjai turėtų patikrinti tiekėjui.
Inconel 718 yra vienas iš plačiausiai naudojamų nikelio pagrindo superlydinių. Jis išlaiko didelį stiprumą, atsparumą šliaužimui ir ilgaamžiškumą esant maždaug 700°C temperatūrai.
Dėl šių savybių jis yra standartinis kosminių variklių komponentų, dujų turbinų ir naftos bei dujų įrangos pasirinkimas.
Tačiau dėl tų pačių savybių, dėl kurių Inconel 718 yra pageidaujamas, jį taip pat sunku lieti ir apdirbti.
Perkant Inconel 718 investicinis liejimas komponentų, pirkėjai dažnai pastebi, kad ne kiekviena liejykla gali pristatyti garso liejinius.
Suprasti šių sunkumų metalurgines šaknis yra naudingiau nei paprasčiausiai prašyti sertifikatų sąrašo.
Sertifikatai rodo, kad įrenginys praėjo auditą, o ne tai, kad jo proceso valdymas gali valdyti šį konkretų lydinį.
Kodėl „Inconel 718“ kelia iššūkių investuojant?
Investicinis liejimas puikiai tinka Inconel 718, nes jis gali sukurti sudėtingas, beveik tinklines formas ir sumažinti brangaus superlydinio, pašalinamo apdirbant, kiekį.
Tačiau liejimui būdingas kietėjimo procesas sukelia dvi pagrindines defektų rizikas.
Karšto įtrūkimo rizika (Laves fazė)
Inconel 718 sudėtyje yra niobio (Nb). Paskutiniuose kietėjimo etapuose likęs skystis praturtinamas Nb, siliciu ir kitais elementais, skatinančiais Laves fazės susidarymą.
Tyrimai rodo, kad net 0,14–0,35 masės % liekamieji Laves fazės lygiai gali turėti neigiamos įtakos karšto lankstumo ir įtempių plyšimo savybėms.
Laveso fazės buvimas praplečia efektyvų užšalimo diapazoną, todėl tarpdendritiniai regionai nėra pakankamai lankstūs, kad galėtų prisitaikyti prie susitraukimo deformacijų vėlyvoje kietėjimo stadijoje.
Termiškai įtemptomis sąlygomis tai sukelia karštą plyšimą.
Aušinimo greitis yra pagrindinis Laves fazės valdymo kintamasis. Lėtesnis aušinimas leidžia labiau atskirti niobį ir padidina tikimybę išlaikyti likusią Laves fazę kambario temperatūroje; greitesnis aušinimas gali iš dalies slopinti jo susidarymą.
Vadinasi, liejyklos gebėjimas kontroliuoti korpuso įkaitinimo temperatūrą, pylimo temperatūrą ir aušinimo grafikus tiesiogiai lemia jos sėkmę užkertant kelią karštiems įtrūkimams.
Susitraukimas ir vidinis poringumas
Inconel 718 susitraukimo elgsena yra labai jautri proceso langui. Turbinų menčių liejinių modeliavimo tyrimai rodo, kad pelėsių išlikimo laikui pailgėjus nuo 0 s iki 420 s, korpuso temperatūra nukrenta nuo 1000°C iki 860°C, atitinkamai didėja bendras susitraukimo tūris ir dažnis.
Tai reiškia, kad jei šilumos valdymas prieš pilant nukryps nuo suprojektuoto lango, vidinis poringumas žymiai padidės.
Inconel 718 liejinių vidinis poringumas nėra reta anomalija, o tipinis gedimo būdas, atsirandantis dėl netinkamos proceso kontrolės.
Atliekant apkrovą ar nuovargiui svarbias dalis, net ir po karštojo izostatinio presavimo (HIP), mikro susitraukimas vis tiek gali sutrumpinti nuovargio tarnavimo laiką.
Todėl susitraukimo rizika turi būti sprendžiama nuo blokavimo sistemos projektavimo ir kietėjimo modeliavimo etapų.
Iššūkiai po liejimo: Inconel 718 apdirbimas
Net garso liejimas vis dar kelia didelių apdirbimo sunkumų. Inconel 718 pasižymi mažu šilumos laidumu, todėl pjovimo šiluma koncentruojama šalia įrankio briaunos, o jo austenitinė struktūra sukelia greitą sukietėjimą darbe esant pjovimo įtampai.
Šis darbui sukietintas sluoksnis pagreitina šonų susidėvėjimą ir sukuria ciklą, kai pjaunant medžiaga tampa kietesnė, o tai savo ruožtu greičiau susidėvi įrankį.
Pjovimo parametrams nedengti karbido įrankiai gerai veikia 10–30 m/min diapazone; didesniam nei 40 m/min greičiui labiau tinka dengti karbido įdėklai.
Šis greičio diapazonas yra žymiai mažesnis nei įprasti aliuminio ar standartinio plieno parametrai, o tai reiškia, kad Inconel 718 apdirbimo laikas ir įrankių sąnaudos yra didesnės.
Pirkimo požiūriu tai iškelia kritinį tiekėjo vertinimo tašką: liejyklos, turinčios vidaus apdirbimo galimybes paprastai turi pranašumą prieš tuos, kurie tik lieja ir atlieka apdirbimą iš išorės.
„Inconel 718“ darbo grūdinimas reikalauja suderinto pjovimo parametrų, įrankio trajektorijų ir tvirtinimo tvirtinimo optimizavimo.
Jei liejykla kontroliuoja ir liejimo tolerancijas, ir apdirbimo priedus, ji gali nustatyti tinkamesnes sąlygas liejimo metu, sumažindama nenormalaus įrankio nusidėvėjimo ar paviršiaus vientisumo pažeidimo riziką, kurią sukelia netinkami dydžiai.
Kaip įvertinti Inconel 718 liejyklą
Vertinant Inconel 718 liejinių tiekėjus, sertifikatai yra riba, o ne pakankama sąlyga.
Šios savybės labiau parodo, ar įrenginys tikrai valdo šį lydinį.
1. Lydymosi ir liejimo atmosferos valdymas. Inconel 718 yra jautrus deguoniui, azotui ir vandeniliui, todėl reikia tinkamos apsaugos lydymosi ir liejimo metu.
Vakuuminis indukcinis lydymas (VIM) gali apriboti oksidaciją ir dujų surinkimą, kai taikoma, tačiau ne visiems „Inconel 718“ liejiniams reikalingas VIM. Proceso būdas turi būti patvirtintas pagal dalių specifikacijas ir taikomus standartus.
2. Terminio apdorojimo kontrolė. „Inconel 718“ liejimo kietumas neatspindi galutinio aptarnavimo našumo.
Pramonės literatūroje dažniausiai nurodytas terminio apdorojimo būdas susideda iš apdorojimo tirpalu maždaug 980 °C temperatūroje, po to greito aušinimo, pirmojo brandinimo 720 °C temperatūroje 8 valandas, krosnies aušinimo iki 620 °C antrąjį 8 valandų brandinimą ir aušinimą oru.
Šis dviejų etapų sendinimas nusodina γ″ stiprinimo fazę, atsakingą už lydinio stiprumą.
Jei tiekėjas neturi kontroliuojamų krosnių ir atsekamų temperatūros kreivių, liejinys gali atitikti metalurgijos kokybės standartus, bet neatitikti mechaninių savybių reikalavimų.
3. Neardomųjų bandymų (NDT) taikymo sritis. Dėl Inconel 718 vidinio susitraukimo ir karšto įtrūkimo tendencijų NDT negalima pasikliauti vien vizualiniu patikrinimu.
Rentgeno spindulių rentgenografija aptinka vidinį susitraukimą ir įtrūkimus, fluorescencinė skvarbumo patikra (FPI) nustato paviršių lūžtančius defektus, o ultragarsinis bandymas gali papildyti paviršinį ar vidinį įvertinimą.
Patvirtinkite, ar NDT atliekama įmonėje, ar perkama iš išorės, ir ar priėmimo kriterijai atitinka dalies taikymą.
4. Medžiagos atsekamumas ir partijos nuoseklumas. Kiekvienos Inconel 718 šilumos cheminė sudėtis, ypač Nb, Si ir C lygiai, ir jo aušinimo istorija turi įtakos Laves fazės formavimosi tendencijai.
Reikalavimas šilumos skaičiaus lygio lydymosi įrašų, terminio apdorojimo žurnalų ir NDT ataskaitų yra tiesioginis būdas įvertinti, ar tiekėjo proceso kontrolė yra sisteminga.
5. Liejimo į apdirbimą integravimas. Kaip pažymėta, dėl Inconel 718 darbo grūdinimo liejimo ir apdirbimo sąsaja yra labai svarbi.
Jei tiekėjas gali valdyti visą darbo eigą savo viduje, tolerancijos paskirstymo, leidimų projektavimo ir defektų šalinimo strategijų koordinavimas paprastai yra efektyvesnis.
Norėdami gauti sudėtingų lydinių apdirbimo galimybių pavyzdžių, galite peržiūrėti mūsų galimybes.
Konkrečios taikymo nuostatos
Inconel 718 investicinis liejimas paprastai skirstomas į dvi taikymo kategorijas.
Oro erdvės variklis ir dujų turbina karšto profilio konstrukciniai komponentai (pvz., korpusai, tvirtinimo flanšai ir laikikliai) reikalauja didelio ciklo nuovargio, o vidinio poringumo ir paviršiaus vientisumo problemų tolerancija yra labai maža.
Naftos, dujų ir energetikos įranga komponentai, tokie kaip vožtuvų korpusai, siurblio dalys ir šulinio galvutės komponentai, daugiau dėmesio skiria atsparumui korozijai ir slėgio vientisumui, kai karštiems įtrūkimams jautrių, bet nuovargiui nekritinių dalių defektų tolerancijos langas gali būti santykinai platesnis.
Tai nereiškia, kad vieną programą „lengviau“ perduoti. Tai reiškia, kad tiekėjo vertinimo akcentas turėtų skirtis atsižvelgiant į galutinį dalies naudojimą.
Liejykloje, kurioje yra nuoseklus nekritinių konstrukcinių liejinių pristatymo įrašas, gali nebūti proceso valdymo ir dokumentavimo sistemos, reikalingos aviacijos ir kosmoso klasės Inconel 718 liejiniams.
Dalies galutinio pritaikymo ir taikomų standartų paaiškinimas RFQ etape padeda tiekėjui nustatyti, ar jo proceso galimybės atitinka, ir išvengiama nesutampančių priėmimo kriterijų aptikimo tik kilus ginčui dėl kokybės.
