Bạn nghe thấy 'Inconel 718' và ngay lập tức nghĩ đến 'thứ khó khăn cho các bộ phận nóng' - các bộ phận động cơ phản lực, đĩa tuabin, những thứ tương tự. Điều đó đúng, nhưng đó cũng là nơi bắt đầu một cạm bẫy phổ biến. Mọi người nhìn thấy độ bền kéo và độ rão cao ở 700°C và cho rằng đó chỉ là phiên bản cứng hơn của thép không gỉ 316. Không phải vậy. Thử thách thực sự không chỉ ở sức mạnh của nó; đó là cách sức mạnh đó hoạt động khi bạn đang cố gắng tạo ra thứ gì đó từ nó. Câu chuyện gia công và xử lý hậu kỳ là nơi ghi lại trải nghiệm thực tế.
Máy mài – theo nghĩa đen
Hãy nói về công cụ cắt. Ngay từ đầu, chúng tôi đã học được một cách khó khăn rằng việc xử lý nó như thép nhiệt độ cao sẽ nhanh chóng dẫn đến các hạt dao bị hỏng và các bộ phận bị loại bỏ. Việc làm việc chăm chỉ là nghiêm trọng. Nếu dụng cụ của bạn không sắc hoặc nếu bạn nhấn nhẹ dù chỉ một chút thì bạn sẽ không cắt được nữa - bạn đang gia công nguội bề mặt thành một thứ thậm chí còn cứng hơn. Chúng tôi đã đốt cháy một số nhãn hiệu cacbua phủ trước khi chọn ra một loại rất cụ thể với hình dạng cạnh sắc nét, được đánh bóng. Thậm chí sau đó, bạn đang nhìn vào tốc độ có thể chỉ bằng 20% tốc độ bạn chạy bằng thép. Đó là một quá trình loại bỏ chậm, tốn kém và chất làm mát không phải là tùy chọn; nó là một công cụ quản lý nhiệt quan trọng để ngăn bản thân phôi gia công trở nên quá nóng và làm trầm trọng thêm độ cứng.
Tôi nhớ một loạt thân van mà chúng tôi đã gia công từ Inconel 718 cổ phiếu thanh. Bản in yêu cầu bề mặt hoàn thiện mịn trên một số lỗ bên trong. Chúng tôi có kích thước hoàn hảo, nhưng lớp hoàn thiện bị sần sùi, gần như bị rách. Vấn đề? Độ lệch của dụng cụ. Ngay cả với một thiết lập cứng nhắc, lực cắt vẫn đủ cao để gây ra tiếng kêu nhỏ. Chúng tôi phải quay lại, thiết kế lại đường chạy dao để thực hiện các đường hoàn thiện nhẹ hơn nữa và chuyển sang miếng chèn gạt nước chuyên dụng. Nó đã thêm nhiều giờ vào thời gian chu kỳ, nhưng đó là hoặc một bộ phận không được niêm phong đúng cách. Đó là chi phí tiềm ẩn – thời gian kỹ thuật và điều chỉnh quy trình không được thể hiện trong giá nguyên liệu thô mỗi kg.
Khoan và khai thác là địa ngục đặc biệt của riêng họ. Sơ tán chip là vua. Những con chip dai và dai đó sẽ quấn quanh mũi khoan và làm gãy nó trong tích tắc nếu bạn không mổ mạnh và sử dụng chất làm mát áp suất cao xuyên qua dụng cụ. Đối với ren, chúng tôi hầu như luôn chỉ định mũi taro me xoắn ốc và mũi khoan taro cỡ lớn. Đang cố gắng cắt một sợi 50% trong Inconel 718 đang yêu cầu một cái vòi bị hỏng được chôn sâu trong một bộ phận rất đắt tiền. Bạn học cách cung cấp phòng vật chất.
Sự phức tạp của quá trình đúc – Không chỉ là đổ và đi
Chuyển từ gia công sang tạo hình dạng gần lưới thông qua việc đúc đầu tư - đó là trò chơi cốt lõi của chúng tôi tại Công ty TNHH Công nghệ Qingdao Qiangsenyuan (QSY). Với hơn ba thập kỷ trong lĩnh vực đúc vỏ và đúc mẫu chảy, chúng tôi đã vận hành rất nhiều hợp kim niken thông qua xưởng đúc. Inconel 718 là một mặt hàng chủ lực, nhưng là một thứ đòi hỏi khắt khe. Điểm nóng chảy cao của hợp kim là một chuyện; kiểm soát sự đông đặc của nó để tránh tàn nhang, tách biệt và rách nóng hoàn toàn là một trò chơi khác.
Thiết kế cổng và nâng cho 718 quan trọng hơn nhiều loại thép. Bạn cần hóa rắn theo hướng rất định hướng để cung cấp lượng co ngót lớn một cách hợp lý. Nếu độ dốc nhiệt sai, bạn sẽ có được độ xốp siêu nhỏ ở các phần dày hoặc vết rách bề mặt gần các phần chuyển tiếp từ mỏng sang dày. Chúng tôi đã có các bộ phận ra khỏi vỏ trông rất hoàn hảo, chỉ khi chụp X-quang hoặc UT để lộ ra đám mây có độ xốp mịn trong trung tâm. Đó là một sự mất mát hoàn toàn. Nó buộc chúng tôi phải xem xét lại toàn bộ nhiệt độ rót và quy trình làm nóng khuôn trước của chúng tôi đối với hình dạng cụ thể đó. Đôi khi, cách khắc phục có vẻ phản trực giác – nhiệt độ quá nhiệt thấp hơn một chút thực sự có thể làm giảm nhiễu loạn và cải thiện độ ổn định, ngay cả khi bạn đang làm việc gần chất lỏng của hợp kim hơn.
Sau đó là cấu trúc đúc sẵn. Bạn không thể sử dụng nó như hiện trạng. Cấu trúc đuôi gai vốn có và sự hiện diện của pha Laves (các kim loại giòn giàu niobi) có nghĩa là bộ phận này có đặc tính cơ học kém khi ra khỏi khuôn. Đây là một điểm quan trọng mà nhiều người mua bỏ qua: bộ phận đúc 718 chỉ mới hoàn thành một nửa. Nó nhất thiết phải trải qua quá trình xử lý nhiệt đồng nhất - ngâm lâu, thường ở nhiệt độ trên 1100°C - để hòa tan các pha có hại đó trở lại nền. Bỏ qua điều này, bộ phận đó sẽ bị hỏng sớm do bị căng thẳng, cho dù vật đúc trông có đẹp đến đâu.
Vũ điệu xử lý nhiệt – Tất cả là về trình tự
Đây là trái tim của việc nhận được Inconel 718 để biểu diễn. Phương pháp xử lý lão hóa tiêu chuẩn (720°C trong 8 giờ, làm nguội lò đến 620°C, giữ trong 8 giờ, làm mát bằng không khí) đã được ghi chép rõ ràng. Nhưng trình tự liên quan đến các hoạt động khác là tất cả. Đối với một bộ phận được gia công từ vật liệu rèn, bạn thường gia công nó ở trạng thái ủ (mềm hơn), sau đó già đi. Nghe có vẻ đơn giản.
Nhưng đối với vai diễn thì phức tạp hơn. Như đã đề cập, trước tiên bạn phải đồng nhất hóa. Sau đó, bạn có thể thực hiện chu trình ép đẳng tĩnh nóng (HIP) để đóng mọi lỗ xốp vi mô còn sót lại. Câu hỏi quan trọng là: bạn có HIP trước hay sau khi điều trị bằng dung dịch không? Có tranh luận. Chúng tôi đã thực hiện cả hai cách. HIPping sau khi xử lý nhiệt dưới mức dung dịch hòa tan có thể có hiệu quả, nhưng bạn phải cực kỳ cẩn thận với nhiệt độ để tránh sự phát triển của hạt. Hiện tại, chúng tôi thường thích HIP ở trạng thái đúc + đồng nhất, sau đó tiến hành trình tự xử lý nhiệt đầy đủ. Việc này làm tăng thêm chi phí nhưng dữ liệu cho thấy các đặc tính mỏi tốt hơn và nhất quán hơn, thường là thông số kỹ thuật quan trọng đối với các bộ phận quay.
Một sắc thái nữa: giảm căng thẳng. Nếu bạn đang thực hiện công việc gia công quan trọng sau quá trình lão hóa (điều mà bạn cố gắng tránh nhưng đôi khi không thể), sau đó bạn cần giảm ứng suất ở nhiệt độ thấp. Bạn không thể tăng cao nếu không vật liệu sẽ bị cũ đi. Đó là sự cân bằng liên tục giữa sự ổn định về chiều và việc bảo toàn các kết tủa nguyên tố kép gamma mang lại sức mạnh cho 718.
Hàn và sửa chữa – Tiến hành hết sức thận trọng
Đôi khi vật đúc có một khiếm khuyết bề ngoài mà bạn nghĩ có thể sửa chữa được hoặc một bộ phận gia công cần có lớp phủ mối hàn. Với 718, đây là một hoạt động có rủi ro cao. Hợp kim dễ bị nứt do lão hóa ở vùng chịu ảnh hưởng nhiệt (HAZ) sau mối hàn, đặc biệt nếu nó ở tình trạng cũ. Chu trình nhiệt hàn gây ra ứng suất và quá trình xử lý lão hóa tiếp theo (nếu được áp dụng) có thể gây ra vết nứt khi HAZ cố gắng kết tủa lại.
Quy trình thực hành tiêu chuẩn là hàn ở trạng thái ủ, sau đó đưa toàn bộ cụm lắp ráp vào chu trình làm cứng hoàn toàn. Nhưng ngay cả khi đó, thành công cũng không được đảm bảo. Cách đây vài năm, chúng tôi đã cố gắng sửa chữa một vỏ tuabin lớn. Theo dõi cuốn sách: ủ trước mối hàn, dây phụ ERNiFeCr-2 đã qua sử dụng (về cơ bản là thành phần 718), nhiệt độ giữa các đường hàn được kiểm soát. Nó trông hoàn hảo sau khi hàn. Tuy nhiên, sau chu kỳ lão hóa, việc kiểm tra chất thẩm thấu của thuốc nhuộm đã phát hiện ra một mạng lưới các vết nứt nhỏ ở HAZ. Một phần là rác rưởi. Kết luận là khối lượng của vật đúc đã tạo ra sự hạn chế nghiêm trọng đến mức ứng suất dư do hàn đơn giản là quá cao, ngay cả sau khi đã được lão hóa lại hoàn toàn. Bây giờ, chính sách của chúng tôi là tránh hàn ở tuổi 718 bất cứ khi nào con người có thể. Cái giá của sự thất bại là quá cao. Nếu một thiết kế yêu cầu hàn, tốt hơn nên sử dụng biến thể dễ hàn hơn như 625 cho cụm lắp ráp phụ cụ thể đó.
Tìm nguồn cung ứng và chuỗi cung ứng trong thế giới thực
Không phải tất cả Inconel 718 được tạo ra bằng nhau. Các bảng thông số kỹ thuật từ các nhà máy hoặc xưởng đúc khác nhau đều có thể nói rằng họ đáp ứng AMS 5662 hoặc 5663, nhưng thực tế thì khó có thể nấu chảy được. Vật liệu VIM-VAR (nấu chảy cảm ứng chân không, tiếp theo là nung chảy hồ quang chân không) là tiêu chuẩn vàng cho các bộ phận quay trong ngành hàng không vũ trụ vì nó giảm thiểu tạp chất và mang lại cấu trúc hạt mịn, đồng nhất. Đối với nhiều thành phần đúc tĩnh, một VIM tan chảy duy nhất có thể là đủ, nhưng bạn cần biết mức độ quan trọng của ứng dụng.
Đây là lúc việc kiểm soát quy trình của đối tác trở nên quan trọng. Tại QSY, việc chúng tôi tập trung vào đúc đầu tư và gia công CNC cho những vật liệu như thế này có nghĩa là chúng tôi không chỉ mua hàng tồn kho; chúng tôi đang kiểm soát chất hóa học từ sự tan chảy trong xưởng đúc của chúng tôi hoặc chứng nhận một cách nghiêm ngặt các nhà cung cấp phôi thanh của chúng tôi. Bạn có cảm giác rằng các báo cáo tan chảy cho thấy nhiệt độ sạch. Bạn tìm kiếm hàm lượng magie hoặc xeri có hàm lượng lưu huỳnh thấp, được kiểm soát để kiểm soát hình dạng sunfua. Chính những chi tiết không hấp dẫn này sẽ quyết định liệu một lô bộ phận sẽ vượt qua kiểm tra siêu âm hay có một bộ phận không đạt trong bài kiểm tra độ mỏi chu kỳ cao.
Cuối cùng là thực tế kinh tế. 718 đắt lắm. Nội dung niobi đáp ứng được điều đó. Vì vậy, mọi thiết kế sử dụng nó phải được chứng minh bằng nhu cầu thực sự về độ bền và khả năng chống ăn mòn ở mức 650°C+. Chúng tôi thường tư vấn cho khách hàng ở giai đoạn thiết kế. Đôi khi, việc chuyển sang Hợp kim 625 để có khả năng hàn hoặc chống ăn mòn tốt hơn hoặc thậm chí chuyển sang thép không gỉ cao cấp cho các ứng dụng ở nhiệt độ thấp hơn, có thể tiết kiệm đáng kể chi phí và giảm bớt sự đau đầu trong sản xuất mà không ảnh hưởng đến chức năng. Dấu ấn của kinh nghiệm không chỉ là biết cách làm việc với Inconel 718; đó là biết khi nào bạn thực sự cần nó.
