Ποια είναι τα μειονεκτήματα του Inconel 718;
Το Inconel 718 είναι ένα υπερκράμα με βάση το νικέλιο-σίδηρο-χρώμιο υψηλής απόδοσης που αναπτύχθηκε αρχικά από την Eiselstein της Inconel στα τέλη της δεκαετίας του 1950 για χρήση σε κινητήρες αεριοστροβίλων. Συμβάλλει σημαντικά στην ικανοποίηση των απαιτήσεων των προηγμένων κινητήρων αεριοστροβίλων. Χρησιμοποιείται ευρέως στον αεροδιαστημικό τομέα λόγω της καλής συγκολλητικότητας και των ανώτερων μηχανικών ιδιοτήτων του από άλλες ποιότητες υπερκράματα. Η υψηλή θερμική αντοχή του κράματος Inconel 718 επιτυγχάνεται κυρίως μέσω της κατακρήμνισης φάσεων prime-[Ni3Ti, Ni3Al)] και double prime-[Ni3Nb]. Η General Electric χρησιμοποιεί 34 τοις εκατό κράμα Inconel 718 στον κινητήρα CF6 του Boeing 787, ο οποίος χρησιμοποιείται για την κατασκευή εξαρτημάτων αεροδιαστημικής μηχανής. Χρησιμοποιείται σε θερμά μέρη πυραύλων και αεριοστροβίλων, όπως πτερύγια, δίσκους και περιβλήματα στις περιοχές υψηλής πίεσης συμπιεστών και δίσκων, καθώς και σε ορισμένα πτερύγια σε μέρη στροβίλου με αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία, εξαιρετικές ιδιότητες ερπυσμού και θραύσης . , η καλή αντοχή στη διάβρωση και η αντίσταση στην οξείδωση είναι οι κύριες απαιτήσεις. Περιλαμβάνει δύο μεθόδους ενίσχυσης: ενίσχυση στερεού διαλύματος (τα άτομα Fe, Cr, Mo, Nb αντικαθιστούν το Ni στη μήτρα Ni) και ενίσχυση καθίζησης των ιζημάτων ′ και ″. Σε θερμοκρασία κοντά στους 650 βαθμούς, το Nb συνδυάζεται με το Ni Σχηματίζει τη φάση ″ (Ni3Nb), παρέχοντας εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε πολύ υψηλές θερμοκρασίες.
Προκειμένου να βελτιώνεται συνεχώς η απόδοση, η απόδοση πεδίου και να μειωθεί η συντήρηση των βιομηχανικών κινητήρων αεριοστροβίλων, απαιτείται ευρεία εφαρμογή του κράματος Inconel 718. Μπορούν να αντέξουν μεγαλύτερες καταπονήσεις σε υψηλές θερμοκρασίες έως και 650 βαθμούς για παρατεταμένες χρονικές περιόδους, αποδεικνύοντας τη σκοπιμότητά τους για χρήση σε προηγμένη τεχνολογία κινητήρων αεριοστροβίλου. Μετά το 1950 ξεκίνησε η εποχή των κινητήρων αεριωθουμένων και των πυραύλων και έπαιξε σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των κινητήρων υψηλής ώσης. Χωρίς υπερκράματα με βάση το νικέλιο, τα αεροσκάφη θα πετούσαν με λιγότερη ισχύ και με μικρότερες ταχύτητες. Ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να επιταχυνθεί η ώθηση ενός αεροκινητήρα είναι η αύξηση της θερμοκρασίας λειτουργίας του. Περιορίζεται από την αντοχή σε υψηλή θερμοκρασία των μετάλλων που χρησιμοποιούνται για τα εξαρτήματα των αεροδιαστημικών κινητήρων. Πρέπει να είναι πιο σκληρό και ανθεκτικό στη διάβρωση, την οξείδωση και την παραμόρφωση σε υψηλές θερμοκρασίες. Τα περισσότερα υλικά παρουσιάζουν επιταχυνόμενο ερπυσμό σε θερμοκρασίες 30-40% του σημείου τήξης τους. Για παράδειγμα, τα κράματα τιτανίου σέρνονται γρήγορα πάνω από 360 μοίρες. Το υπερκράμα Inconel 718 έχει εξαιρετική αντοχή σε ερπυσμό και ως εκ τούτου μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε θερμοκρασίες έως 860 βαθμούς , που είναι 70% πάνω από το σημείο τήξης του (Tm=1430 βαθμός ). Τις τελευταίες δύο δεκαετίες, η πρόωση κινητήρων αεριοστροβίλου αυξήθηκε κατά 60%, ενώ η κατανάλωση καυσίμου μειώθηκε κατά 20%. Επεκτείνει τα όρια λειτουργίας των υπερκραμάτων στους 1300 βαθμούς, συμβάλλοντας σε ισχυρούς κινητήρες τζετ.
Η συγκόλληση έχει μεγάλη σημασία στην αεροδιαστημική βιομηχανία στην κατασκευή εξαρτημάτων κινητήρων αεροσκαφών. Ο ακραίος ανταγωνισμός στην αγορά αεροδιαστημικής αναγκάζει τους κατασκευαστές να τροποποιήσουν τις διαδικασίες κατασκευής τους, επανασχεδιάζοντας έτσι μεγάλα δομικά και μηχανικά εξαρτήματα για να αποφύγουν τις δαπανηρές διαδικασίες χύτευσης και κατεργασίας και την επακόλουθη μεταφορά από προμηθευτή σε κατασκευαστή. Μια βελτίωση στον σχεδιασμό και την κατασκευή δομικών εξαρτημάτων είναι η κατασκευή υποδομών και η ένωσή τους μέσω κατάλληλων προηγμένων διεργασιών συγκόλλησης. Επιπλέον, η επισκευή συγκόλλησης των εξαρτημάτων του αεροδιαστημικού κινητήρα γίνεται ολοένα και πιο σημαντική ως μέσο για την παράταση της διάρκειας ζωής του κινητήρα και τη μείωση του κόστους που σχετίζεται με την αντικατάσταση εξαρτημάτων. Η διαδικασία συγκόλλησης τόξου με αέριο βολφραμίου (GTAW) χρησιμοποιείται ειδικά για τη συγκόλληση κράματος Inconel 718 επειδή παρέχει καθαρούς, ακριβείς και υψηλής ποιότητας αρμούς. Είναι φθηνό, έχει φιλικό περιβάλλον συνεργείου και είναι πιο κατάλληλο για επιτόπιες εργασίες συγκόλλησης. Ωστόσο, έχει επίσης ορισμένα μειονεκτήματα, όπως υψηλή εισροή θερμότητας και χαμηλότερη διείσδυση συγκόλλησης λόγω της ευρύτερης στήλης τόξου, με αποτέλεσμα πορώδες από παγιδευμένο προστατευτικό αέριο, παραμόρφωση και μικρότερες ταχύτητες συγκόλλησης. Επιπλέον, η συγκόλληση λεπτών πλακών καθιστά δύσκολο τον σχηματισμό καλών αρμών χωρίς ελαττώματα. Το κράμα Inconel 718 είναι ευαίσθητο σε μια σειρά από μεταλλουργικά προβλήματα κατά τη συγκόλληση με σύντηξη, ιδιαίτερα τον διαχωρισμό του νιοβίου και την ανάπτυξη μιας φάσης Laves πιο χονδροειδούς δικτύου στη ζώνη σύντηξης (FZ). Επιδεινώνει σημαντικά τις μηχανικές ιδιότητες των συγκολλημένων αρμών. Επιπλέον, η υγροποίηση της πλούσιας σε νιόβιο φάσης στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ) μπορεί να οδηγήσει σε προβλήματα μικρορωγμών. Το αργό μέταλλο συγκόλλησης από κράμα Inconel 718 δεν θα αιμορραγεί ούτε θα βραχεί όπως ο ανθρακούχο χάλυβας και το μέταλλο συγκόλλησης από ανοξείδωτο χάλυβα. Επομένως, θα προκύψουν διάφορα ελαττώματα συγκόλλησης, όπως πόροι, ρωγμές στερεοποίησης κ.λπ.
