Přehled prášku Inconel 718

Přehled o Inconel 718 prášek

Inconel 718 je prášková superslitina na bázi niklu a chromu, která se používá pro aplikace s vysokou pevností při zvýšených teplotách. Mezi klíčové vlastnosti patří:

• Vynikající pevnost až do 700 °C
• Vysoká odolnost proti korozi a oxidaci
• Dobrá odolnost proti únavě a tečení
• Schopnost odolávat kryogenním teplotám
• Kompatibilita s následným zpracováním, jako je izostatické lisování za tepla

Prášek Inconel 718 se široce používá k výrobě komponentů pro letecký průmysl, ropný a plynárenský průmysl, jaderný průmysl a další náročná odvětví prostřednictvím aditivní výroby kovů nebo práškové metalurgie.

Typy prášku Inconel 718

Prášek Inconel 718 je k dispozici v různých rozměrech částic, tvarech a výrobních metodách:

Sférické a předlegované prášky poskytují vyšší kvalitu, ale jsou dražší než směsné nebo plynem rozprašované varianty. Výběr závisí na požadavcích aplikace.

Vlastnosti a složení Inconelu 718

Inconel 718 má výjimečnou kombinaci mechanických vlastností a odolnosti proti korozi:

Jmenovité složení Inconelu 718 je:

• Nikl: 50-55%
• Chrom: 17-21%
• Železo: rovnováha
• Niob: 4.75-5.5%
• Molybden: 2,8-3,3%
• Titan: 0,65-1,15%
• Hliník: 0,2-0,8%

Tato kombinace přídavků niklu, chromu a niobu dává Inconelu 718 vynikající mechanické vlastnosti při vysokých teplotách.

Aplikace prášku Inconel 718

Prášek Inconel 718 se široce používá v:

• Letectví a kosmonautika - součásti motorů, jako jsou lopatky turbín, kotouče, spojovací prvky.
• Ropa a zemní plyn - Vrtné nářadí, ventily, součásti ústí vrtu
• Výroba energie - díly horké části plynových turbín, spojovací materiál
• Automobilový průmysl - kola turbodmychadel, ventily, součásti motoru
• Chemické zpracování - reaktorové nádoby, výměníky tepla, potrubí
• Nástroje - vstřikovací formy, zápustky, nástrojové přípravky
• Zdravotnictví - Ortopedické implantáty z důvodu biokompatibility

Vysoká pevnost při zvýšených teplotách, odolnost proti korozi a stabilita činí z Inconelu 718 ideální materiál pro kritické součásti v různých průmyslových odvětvích.

Výhody prášku Inconel 718

Mezi hlavní výhody použití prášku Inconel 718 patří:

• Díly si zachovávají vysokou pevnost a houževnatost až do 700 °C.
• Odolává oxidačním, korozivním a kryogenním prostředím.
• Dvojnásobná pevnost v tahu ve srovnání s nerezovou ocelí 316L
• Vynikající únavové a creepové vlastnosti
• Lze srážky posílit ošetřením proti stárnutí
• Snadno svařitelné pro opravy a spojování
• Odolnost proti praskání při izostatickém lisování za tepla
• Lze jej použít až 10krát s minimálním poškozením.
• Umožňuje vytvářet složité geometrie, které nelze obráběním získat.
• Snížení hmotnosti dílů v porovnání s pevnými formami
• Snižuje poměr nákupu a letu ve srovnání se sochory nebo výkovky.

Tyto vlastnosti umožňují výrazné zlepšení výkonu a snížení hmotnosti součástí.

Omezení Inconel 718 prášek

Některá omezení při práci s práškem Inconel 718 zahrnují:

• Vysoké náklady na materiál ve srovnání s ocelí a titanovými slitinami
• Omezení velikosti dílu na základě objemu sestavení aditivního stroje
• Náchylnost k oxidaci a korozi při teplotách nad 700 °C
• Po aditivní výrobě vyžaduje lisování za tepla pro uvolnění napětí.
• Obtížná úplná denzita při laserové fúzi v práškovém loži
• Následné zpracování, jako je obrábění, může být náročné kvůli kalení.
• Pro dosažení žádoucí drsnosti je nutná povrchová úprava.
• Vyžaduje manipulaci se suchým práškem a skladování, aby se zabránilo kontaminaci.
• Omezený počet kvalifikovaných dodavatelů ve srovnání s běžnějšími slitinami

Konstrukční zásady pro díly z Inconelu 718

Klíčové pokyny pro konstrukci součástí z Inconelu 718 vyrobených z prášku:

• Doporučená minimální tloušťka stěny 2 mm pro dostatečnou pevnost
• Zahrnutí zkosení a filetování pro minimalizaci koncentrace napětí.
• Vnitřní kanálky by měly mít průměr ≥ 2 mm pro odstraňování prášku.
• Omezte přesahy bez podpěr na maximálně 10 mm.
• Optimalizujte orientaci stavby tak, abyste minimalizovali podpěry a celkovou výšku.
• Povolit izotropní smrštění ~20% během spékání
• nižší přesnost a vyšší drsnost povrchu než u obráběných dílů.
• Konstrukce pro snadnější odstraňování prášku díky otvorům
• V případě potřeby vysoké rozměrové přesnosti nebo povrchové úpravy si nechte dodatečnou zásobu materiálu na obrábění.

Simulace sestav v rané fázi procesu návrhu pomáhá identifikovat případné problémy ještě před zahájením výroby.

Procesní parametry pro Inconel 718 AM

Mezi kritické parametry aditivní výroby Inconelu 718 patří:

• Výkon laseru: 100-500 W
• Rychlost skenování: až 10 m/s
• Průměr paprsku: 50-100 μm
• Tloušťka vrstvy: 20-50 μm
• Rozteč poklopů: 50-200 μm
• Strategie skenování: Střídání vrstev
• Stínicí plyn: Argon nebo dusík
• Průtok plynu: 2-8 l/min
• Teplota stavební desky: 60-100 °C
• Následné zpracování: Izostatické lisování za tepla, tepelné zpracování

Tyto parametry musí být přesně optimalizovány, aby bylo možné získat hutné součásti s požadovanou mikrostrukturou a mechanickými vlastnostmi.

Následné zpracování dílů Inconel 718

Typické kroky následného zpracování komponentů Inconel 718 AM zahrnují:

• Odstranění sypkého prášku tryskáním plastovými kuličkami
• Tepelné zpracování na uvolnění napětí při 1080 °C po dobu 1 hodiny s následným ochlazením na vzduchu
• Izostatické lisování za tepla při 1120 °C po dobu 4 hodin pod tlakem 100 MPa.
• Drátové elektroerozivní obrábění pro odstranění dílů z konstrukční desky
• CNC obrábění - frézování, vrtání, soustružení pro zlepšení povrchové úpravy a přesnosti
• Zlepšení povrchu - broušení, pískování, leštění
• Zpevňování povrchu kuličkováním za účelem vyvolání tlakových napětí na povrchu
• Zkoušky kvality - tah, tvrdost, mikrostruktura, fraktografie

Správné následné zpracování je nezbytné pro dosažení vlastností materiálu požadovaných aplikací.

Testování kontroly kvality pro Inconel 718

Komplexní kontrola kvality zajišťuje kvalitu prášku a tištěných dílů:

• Chemická analýza - ICP-OES potvrzuje, že složení prášku odpovídá specifikaci AMS
• Distribuce velikosti částic prášku - Laserový difrakční analyzátor velikosti částic
• Morfologie prášku - zobrazování SEM ověřuje kulovitý tvar prášku
• Mikrostruktura prášku - mapování struktury zrn pomocí EBSD
• Tekutost prášku - měřeno pomocí Hallovy a Carneyho trychtýřové zkoušky
• Analýza hustoty - heliová pyknometrie a Archimédova metoda ověřuje hustotu >99,5%.
• Mechanické zkoušky - zkouška tahu, únavy, lomové houževnatosti, tvrdosti
• Mikrostruktura - velikost zrn a rozložení fází pomocí optické a SEM mikroskopie
• Analýza defektů - rentgenové a CT vyšetření prověřující vnitřní defekty
• Drsnost povrchu - Měření stylusem nebo optickým profilometrem

Rozsáhlé testování zajišťuje, že díly Inconel 718 splňují přísné letecké a průmyslové normy.

Analýza nákladů na Inconel 718 AM

Náklady spojené s výrobou Inconelu 718 AM zahrnují:

• Náklady na stroj - $500 000 až $1 milion na kvalitní systém AM
• Náklady na materiál - $350-500/kg pro panenský prášek Inconel 718
• Náklady na práci - Kvalifikovaní operátoři pro sestavení a následné zpracování
• Náklady na energii - Velká spotřeba elektřiny při stavbách
• Následné zpracování - Náklady na HIP, obrábění a další dokončovací práce
• Kontrola kvality - Výdaje na testování a charakterizaci
• Znovupoužitelnost - Nespotřebovaný prášek lze recyklovat a snížit tak náklady na materiál.
• Objem objednávky - Větší objem zakázek přináší výhody úspor z rozsahu
• Poměr nákupů a letů - Je třeba vzít v úvahu nepoužitý prášek, který musí být recyklován.
• Geometrie části - Dobře navržené díly maximalizují využití materiálu

Pro výrobu v nízkých a středních objemech se AM stává nákladově efektivní ve srovnání se subtraktivním obráběním díky úspoře materiálu a snížení poměru "buy-to-fly".

Výběr Inconel 718 prášek Dodavatel

Klíčové faktory při výběru dodavatele prášku Inconel 718:

• Technické znalosti v oblasti plynové a plazmové atomizace niklových superslitin
• Rozsah dostupných velikostí a morfologií prášku - sférický, směsný, legovaný.
• Postupy a certifikace zajištění kvality - ISO 9001, AS9100 atd.
• Schopnost provádět chemické analýzy a zkoušky distribuce velikosti částic
• Schopnost dodávat velká množství prášku s krátkými dodacími lhůtami
• Možnosti přizpůsobení, jako je prosévání na konkrétní distribuce velikosti částic.
• Konkurenční a stabilní ceny, zejména u velkých objednávek.
• Schopnost vyhovět předpisům, pokud je to vyžadováno - ITAR, REACH, RoHS
• Vzorky pro kvalifikaci a testování prášku u zákazníka
• Technická podpora pro manipulaci s práškem a jeho skladování
• Geografická blízkost pro rychlejší logistiku a podporu

Zavedení dodavatelé s odbornými znalostmi v oblasti práškových niklových slitin obvykle nejlépe uspokojí potřeby uživatelů z hlediska kvality, přizpůsobení, cen a podpory.

Výhody a nevýhody Inconelu 718 vs. nerezové oceli

Výhody Inconelu 718:

• Dvojnásobná pevnost v tahu oproti nerezové oceli 316L
• Výrazně vyšší odolnost proti tečení a únavě
• Odolává oxidaci a korozi až do 700 °C
• Lepší únavová životnost při vysokých cyklech než u ocelí
• Konzistentní vlastnosti díky složení slitiny niklu
• Na rozdíl od standardních nerezových ocelí lze kalit věkem
• Vytváří pevnější spoje, pokud se aplikuje jako výchozí nátěr
• Snadnější recyklace a opětovné použití nepoužitého prášku

Nevýhody Inconelu 718:

• Mnohem vyšší náklady na materiál než u nerezových ocelí
• Nižší maximální provozní teplota než u nerezových
• Obtížnější úplné zhuštění při AM tisku
• Náročné na obrábění kvůli tvrdnutí při práci
• Omezený počet kvalifikovaných dodavatelů
• Náchylné na křehnutí tekutého kovu během AM
• Vyšší požadavky na následné zpracování - HIP, tepelné zpracování
• Vyžaduje zpracování v řízené inertní atmosféře

Pro kritické aplikace, kde výkon převyšuje náklady, poskytuje Inconel 718 výrazně lepší vysokoteplotní vlastnosti než nerezové oceli.

Porovnání Inconel 718 vs Inconel 625

Inconel 718 a 625 mají následující charakteristické vlastnosti:

• Inconel 718 nabízí mnohem vyšší pevnost v tahu, creepu a únavě.
• Inconel 625 poskytuje lepší všestrannou odolnost proti korozi a oxidaci.
• Inconel 625 má vynikající svařitelnost, zatímco Inconel 718 je náročnější.
• Inconel 625 je dražší kvůli rozsáhlým přídavkům legujícího sloučeniny kolumbia.
• Inconel 625 má vyšší maximální provozní teplotu.

Inconel 718 se upřednostňuje pro nejnáročnější aplikace s vysokou pevností, jako jsou letecké a kosmické komponenty, zatímco Inconel 625 se volí v případech, kdy je hlavním požadavkem odolnost proti korozi.

FAQ

Jaká distribuce velikosti částic se doporučuje pro AM s práškem Inconel 718?

Pro laserovou fúzi v práškovém loži s Inconelem 718 se obvykle doporučuje velikost částic v rozmezí 15-45 mikronů, přičemž většina z nich se pohybuje mezi 20-35 mikrony, aby byla zajištěna dobrá tekutost a husté zhutnění.

Jaké tepelné úpravy po zpracování se používají pro díly Inconel 718 AM?

Mezi běžné tepelné úpravy patří žíhání roztokem při teplotě 1270 °C, srážecí kalení při teplotě 960 °C a uvolňování napětí při teplotě 1080 °C. Vícestupňové úpravy stárnutím mohou dále zvýšit pevnost a tažnost.

Jaké jsou typické aplikace prášku Inconel 718 v leteckém průmyslu?

Inconel 718 se široce používá k výrobě součástí leteckých motorů, jako jsou lopatky, disky, spojovací prvky, pouzdra a součásti podvozku vyžadující vysokou pevnost při zvýšených teplotách a v korozivním prostředí.

Vyžaduje Inconel 718 po AM lisování za tepla?

Ano, HIP se důrazně doporučuje po laserové nebo elektronové fúzi práškového lože s Inconelem 718, aby se odstranily vnitřní dutiny a póry a zlepšila se únavová životnost díky homogenizaci mikrostruktury.

Jak se má zacházet s nepoužitým práškem Inconel 718?

Se všemi nepoužitými prášky se musí manipulovat v inertní atmosféře, aby se zabránilo oxidaci a kontaminaci. Prášek lze opakovaně použít až 10krát, pokud je udržován v kontrolovaném prostředí. Po 10 recyklacích se doporučuje použít nový prášek.

znát více procesů 3D tisku