Auzi „Inconel 718” și te gândești imediat „lucruri dure pentru secțiuni fierbinți” – piese de motoare cu reacție, discuri de turbină, așa ceva. Este adevărat, dar de aici începe o capcană comună. Oamenii văd numerele de rezistență ridicată și de fluaj la 700°C și presupun că este doar o versiune mai dură a inoxidabilului 316. Nu este. Adevărata provocare nu este doar puterea sa; așa se comportă acea forță atunci când încerci să faci ceva din ea. Povestea prelucrării și post-procesării este locul unde este scrisă experiența reală.
The Machining Grind – Literal
Să vorbim despre instrumente de tăiere. De la început, am învățat în mod greu că tratarea acestuia ca pe un oțel la temperatură ridicată este o cale rapidă pentru inserții deteriorate și piese casate. Călirea prin muncă este severă. Dacă unealta ta nu este ascuțită sau dacă stai chiar și ușor, nu mai tai – prelucrezi la rece suprafața în ceva și mai greu. Am ars prin mai multe mărci de carburi acoperite înainte de a stabili un grad foarte specific, cu o geometrie ascuțită, lustruită. Chiar și atunci, te uiți la viteze de poate 20% din ceea ce ai rula pe oțel. Este un proces de îndepărtare lent și costisitor, iar lichidul de răcire nu este opțional; este un instrument critic de gestionare a căldurii pentru a preveni ca piesa de prelucrat să se încălzească prea mult și să exacerbeze întărirea.
Îmi amintesc de un lot de corpuri de supape din care am prelucrat Inconel 718 stoc de bar. Imprimarea a cerut o finisare fină a suprafeței pe unele găuri interne. Am luat dimensiunile perfecte, dar finisajul a fost granulat, aproape rupt. Problema? Deformarea sculei. Chiar și cu o configurație rigidă, forțele de tăiere au fost suficient de mari pentru a provoca zvâcniri minuscule. A trebuit să ne întoarcem, să reproiectăm traseul sculei pentru a face treceri de finisare și mai ușoare și să trecem la o inserție de ștergător specializat. A adăugat ore la timpul ciclului, dar a fost aceea sau o parte care nu s-a etanșat corespunzător. Acesta este costul ascuns – timpul de inginerie și modificarea procesului care nu apare în prețul materiilor prime pe kilogram.
Găurirea și tăierea sunt propriul lor iad special. Evacuarea cipului este rege. Acele așchii stringente și dure se vor înfășura în jurul unui burghiu și o vor rupe într-o clipă dacă nu ciugulești agresiv și nu folosești lichid de răcire de înaltă presiune prin instrument. Pentru filete, aproape întotdeauna specificăm robinete cu caneluri spiralate și burghie supradimensionate. Încerc să tăiați un fir de 50%. Inconel 718 cere un robinet spart îngropat adânc într-o parte foarte scumpă. Înveți să dai spațiu materialului.
Complexități de turnare – nu doar un turnare și plecare
Trecerea de la prelucrare la realizarea formei aproape de net prin turnarea cu investiții – acesta este jocul nostru principal Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). Cu peste trei decenii în turnare în carcasă și investiție, am rulat o mulțime de aliaje de nichel prin turnătorie. Inconel 718 este un element de bază, dar unul solicitant. Punctul de topire ridicat al aliajului este un lucru; controlul solidificării sale pentru a evita pistruii, segregarea și ruperea la cald este un alt joc de minge.
Designul de deschidere și ridicare pentru 718 este mai critic decât pentru multe oțeluri. Aveți nevoie de solidificare foarte direcțională pentru a alimenta în mod corespunzător contracția masivă. Dacă gradienții termici sunt greșiți, ajungeți cu micro-porozitate în secțiunile groase sau rupturi de suprafață în apropierea tranzițiilor de la subțire la groasă. Am avut piese care au ieșit din carcasă arătând perfect, doar pentru ca razele X sau UT să dezvăluie un nor de porozitate fină într-un hub. Asta este o pierdere totală. A forțat o revizuire completă a temperaturii noastre de turnare și a protocolului de preîncălzire a matriței pentru geometria respectivă. Uneori, soluția este contra-intuitivă – o supraîncălzire puțin mai mică poate reduce turbulențele și poate îmbunătăți soliditatea, chiar dacă lucrați mai aproape de lichidul aliajului.
Apoi mai este structura as-cast. Nu îl puteți folosi așa cum este. Structura dendritică inerentă și prezența probabilă a fazei Laves (intermetalice fragile bogate în niobiu) înseamnă că piesa are proprietăți mecanice slabe direct din matriță. Acesta este un punct crucial pe care mulți cumpărători îl scapă: o componentă turnată 718 este doar pe jumătate terminată. Trebuie neapărat să treacă printr-un tratament termic de omogenizare - o înmuiere lungă, de obicei peste 1100 ° C - pentru a dizolva acele faze dăunătoare înapoi în matrice. Omiteți acest lucru și piesa va eșua prematur sub stres, indiferent cât de bine arată turnarea.
Dansul tratamentului termic – totul este despre secvență
Aceasta este inima obținerii Inconel 718 a efectua. Tratamentul standard de îmbătrânire (720°C timp de 8 ore, cuptorul răcit la 620°C, menținerea timp de 8 ore, răcirea cu aer) este bine documentat. Dar succesiunea relativă la alte operații este totul. Pentru o piesă prelucrată din stoc forjat, de obicei o prelucrați în stare recoaptă (mai moale), apoi o îmbătrâniți. Sună simplu.
Dar pentru o parte din distribuție, este mai complex. După cum am menționat, mai întâi omogenizați. Apoi, puteți face un ciclu de presare izostatică la cald (HIP) pentru a închide orice micro-porozitate reziduală. Întrebarea cheie este: faceți HIP înainte sau după tratamentul cu soluție? Există dezbatere. Am făcut-o în ambele moduri. HIPpingul după un tratament termic sub-solvus poate fi eficient, dar trebuie să fii extrem de atent cu temperaturile pentru a evita creșterea boabelor. Acum, în general, preferăm HIP în starea de turnare + omogenizată, apoi continuăm cu secvența completă de tratament termic. Adaugă costuri, dar datele arată proprietăți de oboseală mai bune și mai consistente, care este adesea specificația critică pentru piesele rotative.
Încă o nuanță: eliminarea stresului. Dacă efectuați o prelucrare semnificativă după îmbătrânire (pe care încercați să o evitați, dar uneori nu reușiți), aveți nevoie de o reducere a stresului la temperatură scăzută după aceea. Nu poți să te ridici sau vei îmbătrâni materialul. Este un echilibru constant între stabilitatea dimensională și păstrarea precipitatelor gamma duble prime care îi conferă lui 718 rezistența.
Sudarea și repararea – Procedați cu precauție extremă
Uneori, o turnare are un defect superficial pe care credeți că îl puteți repara sau o piesă prelucrată are nevoie de o suprapunere de sudură. Cu 718, aceasta este o operațiune cu risc ridicat. Aliajul este predispus la fisurarea prin deformare în zona afectată de căldură (HAZ) după sudare, mai ales dacă se află într-o stare îmbătrânită. Ciclul termic de sudare introduce tensiuni, iar tratamentul de îmbătrânire ulterior (dacă este aplicat) poate provoca fisurare pe măsură ce HAZ încearcă să re-precipite.
Practica standard este sudarea în stare recoaptă, apoi trecerea întregului ansamblu prin ciclul complet de întărire prin îmbătrânire. Dar chiar și atunci, succesul nu este garantat. Am încercat să reparam o carcasă mare de turbină cu câțiva ani în urmă. A urmat cartea: recoacere pre-sudare, sârmă de umplutură ERNiFeCr-2 folosit (practic compoziție 718), temperatură interpass controlată. Arata perfect dupa sudare. După ciclul de îmbătrânire, totuși, inspecția colorantului penetrant a relevat o rețea de fisuri fine în ZAZ. Partea a fost gunoi. Concluzia a fost că masa turnării a creat o reținere atât de severă încât tensiunile reziduale de la sudare erau pur și simplu prea mari, chiar și după o reînvechire completă. Acum, politica noastră este de a evita sudarea în vârstă de 718 ori de câte ori este posibil uman. Costul eșecului este prea mare. Dacă un design necesită sudare, este mai bine să utilizați o variantă mai sudabilă, cum ar fi 625, pentru acel subansamblu specific.
Aprovizionarea și lanțul de aprovizionare din lumea reală
Nu toate Inconel 718 este creat egal. Fișele de specificații de la diferite mori sau turnătorii ar putea spune că îndeplinesc AMS 5662 sau 5663, dar diavolul este în practica topiturii. Materialul VIM-VAR (Vacuum Induction Melt urmat de Vacuum Arc Remelt) este standardul de aur pentru piesele rotative aerospațiale, deoarece minimizează incluziunile și oferă o structură uniformă și fină. Pentru multe componente turnate statice, o singură topitură VIM poate fi suficientă, dar trebuie să cunoașteți criticitatea aplicației.
Aici contează controlul procesului al unui partener. La QSY, concentrarea noastră pe turnarea de investiții și prelucrarea CNC pentru materiale ca acesta înseamnă că nu cumpărăm doar stoc de moara; controlăm chimia din topitura din propria noastră turnătorie pentru turnări sau certificăm riguros furnizorii noștri de stocuri de bar. Dezvolti o senzație pentru care rapoartele de topire indică o căldură curată. Cauți sulf scăzut, niveluri controlate de magneziu sau ceriu pentru controlul formei sulfurei. Aceste detalii nesexy sunt cele care determină dacă un lot de piese va trece inspecția cu ultrasunete sau dacă unul nu va eșua la un test de oboseală cu ciclu înalt.
În sfârșit, există realitatea economică. 718 este scump. Conținutul de niobiu se ocupă de asta. Prin urmare, fiecare proiect care îl folosește ar trebui să fie justificat de o nevoie reală pentru rezistența sa de 650°C+ și rezistența la coroziune. Ne consultăm adesea cu clienții în faza de proiectare. Uneori, trecerea la Alloy 625 pentru o mai bună sudabilitate sau rezistență la coroziune, sau chiar la un inoxidabil de calitate superioară pentru aplicații cu temperaturi mai scăzute, poate economisi costuri semnificative și dureri de cap de fabricație fără a compromite funcția. Semnul experienței nu este doar a ști cum să lucrezi cu el Inconel 718; este să știi când ai nevoie de el.
