Резиме: Технички водич за предизвиците на инвестициското лиење на Inconel 718, вклучително и врело пукање и обработка, и што треба да проверат купувачите кај добавувачот.
Инконел 718 е една од најкористените суперлегури на база на никел. Одржува висока јачина, отпорност на лази и век на замор на температури до приближно 700°C.
Овие својства го прават стандарден избор за компоненти на воздушниот мотор, гасни турбини и опрема за нафта и гас.
Сепак, истите карактеристики што го прават Inconel 718 пожелен, исто така, го отежнуваат леењето и обработката.
При набавка на извори Инконел 718 инвестициско кастинг компоненти, купувачите често откриваат дека не секоја леарница може да испорача звучни одлеаноци.
Разбирањето на металуршките корени на овие тешкотии е покорисно отколку едноставно барање листа на сертификати.
Сертификатите покажуваат дека објектот поминал ревизија, а не дека неговата контрола на процесот е способна да управува со оваа специфична легура.
Зошто Inconel 718 е предизвик за инвестициско кастинг
Инвестициското леење е добро прилагодено на Inconel 718 затоа што може да произведе сложени облици речиси блиску до мрежата и да ја намали количината на скапа суперлегура отстранета со обработка.
Но, процесот на зацврстување својствен за лиење воведува два примарни ризици за дефекти.
Ризикот од врело пукање (фаза Лавес)
Инконел 718 содржи ниобиум (Nb). Во текот на последните фази на зацврстување, преостанатата течност се збогатува со Nb, силициум и други елементи, промовирајќи го формирањето на фазата Лавес.
Истражувањата покажуваат дека дури и преостанатите нивоа на Laves фаза од 0,14-0,35 wt% можат да бидат штетни за топлинската еластичност и својствата на прекин на стресот.
Присуството на фазата Laves го проширува ефективниот опсег на замрзнување, оставајќи ги интердендритичните региони без доволна еластичност за да се приспособат на напрегањата на контракција доцна во зацврстувањето.
Под термички напнати услови, тоа доведува до топло кинење.
Стапката на ладење е примарна променлива за контролирање на фазата Laves. Побавното ладење овозможува поголема сегрегација на ниобиум и ја зголемува веројатноста за задржување на преостанатата фаза Laves на собна температура; побрзото ладење може делумно да го потисне неговото формирање.
Следствено, способноста на леарницата да ја контролира температурата на претходно загревање на лушпата, температурата на истурање и распоредот за ладење директно го диктира нејзиниот успех во спречувањето на топли пукнатини.
Смалување и внатрешна порозност
Однесувањето на собирање на Inconel 718 е многу чувствително на прозорецот на процесот. Студиите за симулација на одлеаноците на сечилата на турбината покажуваат дека кога времето на престој на мувла се зголемува од 0 с до 420 секунди, температурата на обвивката паѓа од 1000°C на 860°C, а вкупниот волумен на собирање и фреквенцијата соодветно се зголемуваат.
Ова значи дека ако термичкото управување пред истурање отстапува од дизајнираниот прозорец, внатрешната порозност значително ќе се зголеми.
Внатрешната порозност во одлеаноците Inconel 718 не е ретка аномалија, туку типичен режим на дефект што произлегува од несоодветна контрола на процесот.
За носечки или критични делови за замор, дури и по врело изостатско притискање (HIP), микросмалувањето сепак може да го скрати животниот век на замор.
Затоа, ризикот од собирање мора да се решат од фазите на дизајнирање на системот за затворање и симулација на зацврстување.
Предизвици по лиење: Обработка на Inconel 718
Дури и кастинг на звук сè уште претставува значителни тешкотии при обработката. Inconel 718 има ниска топлинска спроводливост, концентрирајќи ја топлината на сечењето во близина на работ на алатот, додека неговата аустенитна структура предизвикува брзо стврднување при работа при стрес на сечење.
Овој слој зацврстен со работа го забрзува абењето на страните, создавајќи циклус каде што сечењето го прави материјалот потежок, што пак ја носи алатката побрзо.
За параметрите за сечење, алатите со необложени карбиди работат добро во опсегот од 10–30 m/min; за брзини над 40 m/min, посоодветни се обложени карбидни влошки.
Овој опсег на брзина е значително помал од конвенционалните параметри за алуминиум или стандарден челик, што значи дека времето за обработка и трошоците за алат за Inconel 718 се инхерентно повисоки.
Од гледна точка на набавките, ова покренува критична точка за проценка на добавувачите: леарници со можности за внатрешна обработка обично имаат предност во однос на оние кои само фрлаат и аутсорсираат обработка.
Однесувањето за стврднување на работата на Inconel 718 бара координирана оптимизација на параметрите за сечење, патеките на алатот и цврстината на тела.
Ако леарницата ги контролира и толеранциите за леење и додатоците за обработка, може да специфицира посоодветни услови за време на лиењето, намалувајќи го ризикот од ненормално абење на алатот или оштетување на интегритетот на површината предизвикано од несоодветни додатоци.
Како да се оцени леарницата Inconel 718
Кога се оценуваат добавувачите за одливки на Inconel 718, сертификатите се праг, а не доволен услов.
Следниве способности се повеќе индикативни за тоа дали објектот навистина ја контролира оваа легура.
1. Контрола на атмосферата на топење и истурање. Инконел 718 е чувствителен на кислород, азот и водород и бара соодветна заштита при топење и истурање.
Вакуумското индукциско топење (VIM) може да ја ограничи оксидацијата и подигнувањето на гасот каде што е применливо, но не сите одлеаноци на Inconel 718 бараат VIM. Трасата на процесот мора да биде потврдена според спецификациите на делови и важечките стандарди.
2. Контрола на термичка обработка. Тврдоста како излеана на Inconel 718 не претставува финална услуга.
Вообичаено специфицираниот пат на термичка обработка во индустриската литература се состои од третман со раствор на приближно 980°C проследено со брзо ладење, прво стареење на 720°C за 8 часа, ладење во печка до 620°C за второ 8-часовно стареење и воздушно ладење.
Ова стареење во две фази ја преципитира фазата на зајакнување γ″ одговорна за јачината на легурата.
Ако на добавувачот му недостигаат контролирани печки и температурни криви што може да се следат, лиењето може да ги исполнува металуршките стандарди за квалитет, но не ги исполнува барањата за механичка сопственост.
3. Опсег на недеструктивно тестирање (НДТ). Тенденциите за внатрешно собирање и жешко пукање на Inconel 718 значат дека NDT не може да се потпира само на визуелна инспекција.
Рендгенската радиографија детектира внатрешно собирање и пукнатини, инспекцијата со флуоресцентни пенетранти (FPI) ги идентификува дефектите на кршење на површината, а ултразвучното тестирање може да ја надополни блиската површина или внатрешната евалуација.
Потврдете дали NDT се врши внатре или надвор од компанијата и дали критериумите за прифаќање одговараат на апликацијата на делот.
4. Следливост на материјали и конзистентност на сериите. Хемискиот состав на секоја топлина Inconel 718 - особено Nb, Si и C нивоата - и неговата историја на ладење влијаат на тенденцијата за формирање фаза на Laves.
Барањето записи за топење на ниво на топлински број, дневници за термичка обработка и извештаи за NDT е директен начин да се процени дали контролата на процесот на добавувачот е систематска.
5. Интеграција од лиење до обработка. Како што е наведено, стврднувањето на работата на Inconel 718 го прави интерфејсот помеѓу леењето и обработката критичен.
Ако добавувачот може да управува со целиот работен тек во куќата, координацијата на распределбата на толеранцијата, дизајнот на додатокот и стратегиите за санација на дефекти обично е поефикасна.
За примери на способности за обработка на сложени легури, можете да ги прегледате нашите способности.
Разгледувања специфични за апликацијата
Инвестициското кастинг на Inconel 718 обично спаѓа во две категории на апликации.
Воздухопловен мотор и гасна турбина Структурните компоненти со топол пресек (како што се куќиштата, прирабниците за монтирање и држачите) бараат изведба на замор со висок циклус, со многу ниска толеранција за внатрешна порозност и проблеми со интегритетот на површината.
Опрема за нафта, гас и енергија компонентите како што се телата на вентилите, деловите на пумпата и компонентите на бунарот повеќе се фокусираат на отпорноста на корозија и интегритетот на притисокот, каде што прозорецот за толеранција на дефекти за деловите чувствителни на топли пукнатини, но некритични за замор може да биде релативно поширок.
Ова не значи дека една апликација е „полесно“ за фрлање. Тоа значи дека акцентот на проценката на добавувачот треба да се смени со крајната употреба на делот.
Леарница со доследна евиденција за испорака на некритични структурни одлеаноци може да не го поседува системот за контрола на процесот и документација потребни за одлеаноци Inconel 718 од воздухопловна класа.
Појаснувањето на конечната примена на делот и применливите стандарди за време на фазата на RFQ му помага на добавувачот да утврди дали неговите способности за процесот се совпаѓаат, избегнувајќи откривање на неусогласени критериуми за прифаќање само откако ќе се појави спор за квалитетот.
