Naririnig mo ang 'Inconel 718' at agad na naisip ang 'matigas na bagay para sa mainit na mga seksyon' – mga bahagi ng makina ng jet, mga turbine disc, mga ganoong bagay. Totoo iyon, ngunit dito rin nagsisimula ang isang karaniwang pitfall. Nakikita ng mga tao ang mataas na tensile at creep na mga numero sa 700°C at ipinapalagay na isa lang itong mas mahirap na bersyon ng 316 stainless. hindi naman. Ang tunay na hamon ay hindi lamang ang lakas nito; ito ay kung paano kumilos ang lakas na iyon kapag sinusubukan mong gumawa ng isang bagay mula dito. Ang machining at post-processing story ay kung saan isusulat ang totoong karanasan.
Ang Machining Grind - Literal
Pag-usapan natin ang mga tool sa pagputol. Sa simula pa lang, natutunan namin ang mahirap na paraan na ang pagtrato dito bilang isang high-temp na bakal ay isang mabilis na daan patungo sa mga wasak na pagsingit at mga scrap na bahagi. Matindi ang pagpapatigas sa trabaho. Kung ang iyong tool ay hindi matalim, o kung tumira ka nang bahagya, hindi ka na nagpuputol – pinapalamig mo ang ibabaw sa isang bagay na mas mahirap. Sinunog namin ang ilang brand ng coated carbide bago tumira sa isang napaka-espesipikong grado na may matalas, makintab na geometry sa gilid. Kahit noon pa man, tumitingin ka sa mga bilis na maaaring 20% ng kung ano ang iyong tatakbo sa bakal. Ito ay isang mabagal, mahal na proseso ng pag-alis, at ang coolant ay hindi opsyonal; ito ay isang kritikal na tool sa pamamahala ng init upang maiwasan ang mismong workpiece na maging masyadong mainit at magpalala ng hardening.
Naaalala ko ang isang batch ng mga valve body na ginawa namin Inconel 718 bar stock. Ang pag-print ay nanawagan para sa isang pinong ibabaw na tapusin sa ilang mga panloob na butas. Nakuha namin ang mga sukat na perpekto, ngunit ang pagtatapos ay butil, halos mapunit. Ang isyu? Pagpalihis ng tool. Kahit na may matibay na setup, ang cutting forces ay sapat na mataas upang maging sanhi ng minutong satsat. Kinailangan naming bumalik, muling idisenyo ang landas ng tool upang makakuha ng mas magaan na mga finishing pass, at lumipat sa isang espesyal na insert ng wiper. Nagdagdag ito ng mga oras sa oras ng pag-ikot, ngunit iyon iyon o isang bahagi na hindi nagse-seal nang maayos. Iyan ang nakatagong gastos – ang oras ng engineering at pag-aayos ng proseso na hindi lumalabas sa presyo ng hilaw na materyales kada kilo.
Ang pagbabarena at pagtapik ay kanilang sariling espesyal na impiyerno. Ang paglikas ng chip ay hari. Ang mga stringy, matigas na chip na iyon ay balot sa isang drill at puputulin ito sa isang tibok ng puso kung hindi ka agresibo na tumutusok at gumagamit ng high-pressure coolant sa pamamagitan ng tool. Para sa mga thread, halos palaging tinutukoy namin ang mga spiral-flute tap at malalaking tap drill. Sinusubukang putulin ang isang 50% na thread Inconel 718 ay humihingi ng sirang gripo na nakabaon nang malalim sa isang napakamahal na bahagi. Matuto kang bigyan ang materyal na silid.
Mga Pagiging Kumplikado sa Pag-cast – Hindi Lang Isang Pagbuhos at Pag-alis
Ang paglipat mula sa machining hanggang sa paggawa ng malapit-net na hugis sa pamamagitan ng investment casting – iyon ang aming pangunahing laro sa Qingdao Qiangsenyuan Technology Co., Ltd. (QSY). Sa mahigit tatlong dekada sa shell at investment casting, marami kaming nickel alloys sa pandayan. Inconel 718 ay isang staple, ngunit isang hinihingi. Ang mataas na punto ng pagkatunaw ng haluang metal ay isang bagay; Ang pagkontrol sa solidification nito upang maiwasan ang mga pekas, paghihiwalay, at mainit na pagpunit ay isa pang laro ng bola.
Ang gating at risering na disenyo para sa 718 ay mas kritikal kaysa sa maraming bakal. Kailangan mo ng napakadirektang solidification upang maayos na maipakain ang napakalaking pag-urong. Kung mali ang mga thermal gradient, magkakaroon ka ng micro-porosity sa makapal na mga seksyon o mga luha sa ibabaw na malapit sa manipis hanggang sa makapal na mga transition. Mayroon kaming mga bahaging lumabas sa shell na mukhang perpekto, para lang sa X-ray o UT na magbunyag ng ulap ng pinong porosity sa isang hub. Iyan ay isang kabuuang kawalan. Pinilit nito ang isang kumpletong pagsusuri ng aming pagbuhos ng temperatura at amag na pre-heat protocol para sa partikular na geometry. Minsan, counter-intuitive ang pag-aayos – ang bahagyang mas mababang superheat ay talagang makakabawas sa turbulence at makakapagpahusay sa husay, kahit na nagtatrabaho ka nang mas malapit sa liquidus ng alloy.
Pagkatapos ay mayroong istraktura ng as-cast. Hindi mo ito magagamit kung ano man. Ang likas na dendritic na istraktura at ang malamang na pagkakaroon ng Laves phase (brittle intermetallics na mayaman sa niobium) ay nangangahulugan na ang bahagi ay may mahinang mekanikal na katangian nang diretso mula sa amag. Ito ay isang mahalagang punto na napalampas ng maraming mamimili: kalahating tapos na ang isang bahagi ng cast 718. Talagang dapat itong dumaan sa isang homogenization heat treatment - isang mahabang pagbabad, karaniwang higit sa 1100°C - upang matunaw ang mga mapaminsalang bahaging iyon pabalik sa matrix. Laktawan ito, at ang bahagi ay mabibigo nang maaga sa ilalim ng stress, gaano man kaganda ang hitsura ng paghahagis.
Ang Heat Treatment Dance – Ito ay Tungkol sa Pagkakasunod-sunod
Ito ang puso ng pagkuha Inconel 718 upang gumanap. Ang karaniwang aging treatment (720°C para sa 8 oras, furnace cool sa 620°C, hold para sa 8 oras, air cool) ay well-documented. Ngunit ang pagkakasunud-sunod na nauugnay sa iba pang mga operasyon ay lahat. Para sa isang machined na bahagi mula sa wrought stock, karaniwan mong ginagawa itong makina sa annealed (mas malambot) na kondisyon, pagkatapos ay tatandaan ito. Parang diretso.
Ngunit para sa isang bahagi ng cast, ito ay mas kumplikado. Tulad ng nabanggit, homogenize mo muna. Pagkatapos, maaari kang gumawa ng isang mainit na isostatic pressing (HIP) cycle upang isara ang anumang natitirang micro-porosity. Ang pangunahing tanong ay: HIP ka ba bago o pagkatapos ng paggamot sa solusyon? May debate. Ginawa namin ito sa parehong paraan. Ang pag-hip pagkatapos ng sub-solvus heat treatment ay maaaring maging epektibo, ngunit kailangan mong maging lubhang maingat sa mga temperatura upang maiwasan ang paglaki ng butil. Sa pangkalahatan, mas gusto namin ngayon ang HIP sa as-cast + homogenized na kondisyon, pagkatapos ay magpatuloy sa buong pagkakasunud-sunod ng paggamot sa init. Nagdaragdag ito ng gastos, ngunit ang data ay nagpapakita ng mas mahusay at mas pare-parehong mga katangian ng pagkapagod, na kadalasan ang kritikal na spec para sa mga umiikot na bahagi.
Isa pang nuance: stress relief. Kung gumagawa ka ng makabuluhang machining pagkatapos ng pagtanda (na sinusubukan mong iwasan, ngunit kung minsan ay hindi magawa), kailangan mo ng mababang temperatura na pampawala ng stress pagkatapos. Hindi ka maaaring tumaas o mapapatanda mo ang materyal. Ito ay isang pare-parehong balanse sa pagitan ng dimensional na katatagan at pagpapanatili ng gamma double-prime precipitates na nagbibigay sa 718 ng lakas nito.
Welding at Repair – Magpatuloy nang May Lubhang Pag-iingat
Minsan ang isang casting ay may mababaw na depekto na sa tingin mo ay maaari mong ayusin, o ang isang machine na bahagi ay nangangailangan ng isang weld overlay. Sa 718, isa itong high-risk na operasyon. Ang haluang metal ay madaling kapitan ng pag-crack ng strain-age sa heat-affected zone (HAZ) post-weld, lalo na kung ito ay nasa isang lumang kondisyon. Ang welding thermal cycle ay nagpapakilala ng mga stress, at ang kasunod na paggamot sa pagtanda (kung inilapat) ay maaaring maging sanhi ng pag-crack habang sinusubukan ng HAZ na muling mamuo.
Ang karaniwang kasanayan ay ang pagwelding sa annealed na kondisyon, pagkatapos ay ilagay ang buong pagpupulong sa buong cycle ng pagpapatigas ng edad. Ngunit kahit na, ang tagumpay ay hindi ginagarantiyahan. Sinubukan naming ayusin ang isang malaking pabahay ng turbine ilang taon na ang nakararaan. Sinunod ang aklat: pre-weld anneal, ginamit na ERNiFeCr-2 filler wire (karaniwang 718 komposisyon), kinokontrol na temperatura ng interpass. Ito ay mukhang perpekto pagkatapos ng hinang. Pagkatapos ng aging cycle, gayunpaman, ang dye penetrant inspection ay nagsiwalat ng network ng mga pinong bitak sa HAZ. Ang bahagi ay basura. Ang konklusyon ay ang masa ng paghahagis ay lumikha ng isang matinding pagpigil na ang mga natitirang stress mula sa hinang ay napakataas lamang, kahit na pagkatapos ng isang buong re-age. Ngayon, ang aming patakaran ay iwasan ang welding na may edad na 718 hangga't maaari. Ang halaga ng kabiguan ay masyadong mataas. Kung ang isang disenyo ay nangangailangan ng welding, mas mainam na gumamit ng mas weldable na variant tulad ng 625 para sa partikular na sub-assembly na iyon.
Sourcing at ang Real-World Supply Chain
Hindi lahat Inconel 718 ay nilikha pantay. Maaaring sabihin ng mga spec sheet mula sa iba't ibang mill o foundry na nakakatugon sila sa AMS 5662 o 5663, ngunit ang diyablo ay nasa kasanayan sa pagtunaw. Ang VIM-VAR (Vacuum Induction Melt na sinusundan ng Vacuum Arc Remelt) na materyal ay ang gold standard para sa aerospace rotating parts dahil pinapaliit nito ang mga inclusions at nagbibigay ng pare-pareho, pinong istraktura ng butil. Para sa maraming static na bahagi ng cast, maaaring sapat na ang isang pagtunaw ng VIM, ngunit kailangan mong malaman ang pagiging kritikal ng application.
Dito mahalaga ang kontrol sa proseso ng isang partner. Sa QSY, ang aming pagtuon sa investment casting at CNC machining para sa mga materyales na tulad nito ay nangangahulugan na hindi lang kami bumibili ng mill stock; kinokontrol namin ang chemistry mula sa pagkatunaw sa sarili naming foundry para sa mga casting, o mahigpit na pinapatunayan ang aming mga supplier ng bar stock. Nagkakaroon ka ng pakiramdam kung saan ang mga natutunaw na ulat ay nagpapahiwatig ng malinis na init. Maghahanap ka ng mababang sulfur, kontroladong antas ng magnesium o cerium para sa kontrol ng hugis ng sulfide. Ang mga hindi sexy na detalyeng ito ang tumutukoy kung ang isang batch ng mga bahagi ay papasa sa ultrasonic inspeksyon o ang isa ay mabibigo sa isang high-cycle fatigue test.
Sa wakas, nariyan ang realidad ng ekonomiya. Mahal ang 718. Ang nilalaman ng niobium ay nakikita iyon. Kaya ang bawat disenyo na gumagamit nito ay dapat na mabigyang-katwiran ng isang tunay na pangangailangan para sa 650°C+ nitong lakas at paglaban sa kaagnasan. Madalas kaming kumunsulta sa mga kliyente sa yugto ng disenyo. Minsan, ang paglipat sa Alloy 625 para sa mas mahusay na weldability o corrosion resistance, o kahit na sa isang high-grade na hindi kinakalawang para sa mas mababang temperatura na mga application, ay makakatipid ng malaking gastos at pananakit ng ulo sa pagmamanupaktura nang hindi nakompromiso ang function. Ang marka ng karanasan ay hindi lamang alam kung paano magtrabaho Inconel 718; ito ay pag-alam kung kailan mo talaga ito kailangan.
