Usluge lijevanja nikla od legure - po mjeri odljevanih nikla od legura

1. Uvod

Livenje nikla legure je specijalizirani proces proizvodnje koji pretvara rastane legure na bazi nikla u kompleks, Komponente visoke performanse putem punjenja kalupa i učvršćivanje.

Ove legure, definirano njihovim sadržajem nikla (30-90%) i strateško legiranje sa hromom, molibdenum, ili bakar, su dizajnirani za Excel u okruženjima u kojima konvencionalni metali ne uspiju - od 1200 ° C motora za plinske turbine do visoko korozivnih hemijskih reaktora.

Livenje je jedinstveno prilagođeno niklu, jer omogućava proizvodnju zamršenih geometrija (npr., Turbinske oštrice sa unutrašnjim kanalima za hlađenje) To bi bilo zabranjeno ili nemoguće mašine od kovanog materijala.

Danas, Legura nikla odljevaca pod podupiranjem kritičnih sistema u zrakoplovstvu, energija, i industrijski sektori, gde se pouzdanost u ekstremnim uvjetima ne može pregovarati.

2. Šta je livenje nikla legure?

Legura nikla je proces topljene legure sa sjedištem u niklu (na 1.300-1.500 ° C) i sipajući rastopljeni metal u kalup, gdje se učvršćuje u komponentu sa preciznim oblikom kalupa.

Za razliku od kovanja, koji deformišu čvrsti metal, Livenje koristi leguru fluidnost kada se rastopili replicirati fine detalje - poput 0.5 MM prebacivanje za hlađenje u turbinskim noževima ili složenim oblicima navoja u tijelima ventila.

Proces je prilagođen jedinstvenim karakteristikama nikla legure: Njihove visoke točke topljenja zahtijevaju vatrostalne kalupe (npr., keramički ili cirkonijski pijesak), Dok je njihova osjetljivost na oksidacijsku potrebu kontrolirane atmosfere (Inertni gas ili vakuum) Tokom izlijevanja.

Rezultat su komponente koje zadržavaju svojstvene svojstva u skladu sa legurom - visoka temperatura, Otpornost na koroziju, i otpornost na puzanje - dok postižete uske tolerancije (± 0,1 mm za ulaganje u kasting) i složene geometrije.

3. Vrste legura nikla koje se koriste u kastingu

Legure nikla koje se koriste u listinju posebno su dizajnirane za nastup u Ekstremna okruženja, uključujući visoku temperaturu, korozivan, i aplikacije visokog pritiska.

Pregled nikla legura

Legure nikla obično sadrže preko 50% nikl po težini, u kombinaciji sa elementima kao što su hrom, molibdenum, bakar, i gvožđe.

Kombinacija ovih elemenata povećava otpor u oksidaciju, korozija, i termalni umor, čineći ih vrlo vrijednim za bacati kompleks, komponente visokih performansi.

Klasifikacija sustava nikla legure

Ključne niklne legure u listinju

Legure sa sjedištem u niklu koji se koriste u kastingu su dizajnirane za ekstremne okruženja u kojima visoka čvrstoća, Otpornost na koroziju, i toplotna stabilnost su kritična.

Ispod su neke od najčešće korištenih legura u preciznim aplikacijama za lijevanje:

ALLONISNE ALLONICE

• Inconel 718
  Ni-CR legure oborine (50-55% u, 17-21% CR, 4.75-5,5% nb) s izvanrednom mehaničkom čvrstoćom i otpornošću na puzanje do 650 ° C.

• • Zatezna čvrstoća (Rt): 1,300 MPa
  • Zatezna čvrstoća (650 ° C): 965 MPa
  • Prijave: Aerospace turbine diskovi, Hardver za raketni motor, nuklearne komponente

• Inconel 625
  Legura sa čvrstim rješenjem (≥58% ima, 20-23% CR, 8-10% mo) nudeći izuzetnu otpornost na koroziju u agresivnim okruženjima.

• • Puzanje pukotina (700 ° C / 300 MPa): >1,000 sati
  • Prijave: Oprema za hemijsku obradu, Komponente morske vode, Offshore ulje & Gasni sistemi

Hastelloy legure

• Hastelloy C-276
  Svestrani ni-mo-cr allloy (57% U, 15-16% CR, 16-18% mo) Poznat po svom vrhunskom otporu širokom rasponu korozivnih hemikalija, uključujući miješane kiseline i hloride.

• • Brzina korozije u 10% Hcl na 25 ° C: <0.05 mm / godina
  • Prijave: Farmaceutski reaktori, pulp & papirni digesteri, Plovila za obradu otpada

• Hastelloy x
  Toplinski otporan na CR-MO legure (47% U, 21% CR, 9% Mo) razvijen za trajne performanse na povišenim temperaturama do 1,200 ° C.

• • Oksidacijska stopa na 1,000 ° C: <0.02 mm / godina
  • Prijave: GASNI TURBINI COMBUSTORS, afterburners, Komponente peći

Legura monala

• Monel 400
  Legura nikla-bakra (63% U, 28-34% cu) Nudi odličnu otpornost na morsku vodu, brinu, i hidrofluorična kiselina. Održava dobru duktilnost i snagu u širokom temperaturnom rasponu.

• • Stopa korozije u morskoj vodi: <0.01 mm / godina
  • Prijave: Morski ventili, Cijev izmjenjivača topline, Pump osovine

Waspaloy

Visoke performanse Ni-Cr legure (57% U, 19% CR, 4.3% Mo) Dizajniran za visokotemperaturnu čvrstoću i otpornost na puzanje, posebno u okruženju turbine motora.

• Zatezna čvrstoća: 1,200 MPa
• Otpornost na puzanje: Do 815 ° C
• Prijave: Jet motorne turbinske oštrice, afterburners, Aerospace pričvršćivači

4. Procesi lijevanja nikla legura

Komponente legure nikla se obično koriste u okruženjima visokih performansi, Zahtijevanje metoda lijevanja koje mogu sačuvati njihova vrhunska svojstva tokom proizvodnje složenih geometrija sa visokodimenzionalnim integritetom.

Izbor procesa lijevanja ovisi o faktorima kao što su talište Legura, Hemijska reaktivnost, željene tolerancije, složenost dijela, i zapremina proizvodnje.

Livenje pijeska

Lijevanje pijeska jedna je od najradijelnijih i najčešće korištenih metoda za legure nikla zbog njegove fleksibilnosti i isplativosti.

• Prednosti:

• • Pogodno za velike, Složeni oblici i debeli zidovi
  • Relativno niski troškovi alata
  • Kompatibilan je sa obojenim i obojenim niklom

• Ograničenja:

• • Grugač površine (RA 6,3-25 μm)
  • Niža dimenzionalna tačnost u usporedbi s preciznim metodama za lijevanje

• Tipične aplikacije:

• • Kućišta motora, Tijela ventila, Kućišta pumpe u energetskom i petrohemijskom sektoru

Investicijska livenja (Izgubljeni vosak)

Investiciono livenje Nudi odličnu dimenzionalnu preciznost i površinu, čineći ga idealnim za zamršene komponente legure nikla.

• Prednosti:

• • U blizini livenje neto oblika, minimiziranje nakon obrade
  • Odlična površinska obrada (RA 3.2-6.3 μm)
  • Čvrsti tolerancije (± 0,10-0,30 mm)

• Ograničenja:

• • Veći trošak i dugo vrijeme vode
  • Fragilnost voska i keramičke školjke tokom prerade

• Tipične aplikacije:

• • Oštrice gas turbine, Dijelovi mlaznih motora, Komponente nuklearne reaktore

Livenje kalupa školjke

Livenje kalupa školjke je hibridna metoda koja kombinira preciznost investicijskog livenja s većom produktivnošću lijevanja pijeska.

• Prednosti:

• • Dobra dimenzijska tačnost (± 0,25-0,75 mm)
  • Bolja površinska završetka od livenja pijeska (RA 3.2-12.5 μm)
  • Ekonomičan za srednje do velike serije proizvodnje

• Ograničenja:

• • Nije pogodno za vrlo velike dijelove
  • Ograničeno na određene geometrije

• Tipične aplikacije:

• • Dijelovi kompresora, Automobilski turbopunjači, Petrohemijski hardver

Centrifugalno livenje

Centrifugalno livenje koristi rotacijsku silu za distribuciju rastopljenog metala u kalupu, Izrada guste, Cilindrične komponente bez oštećenja.

• Prednosti:

• • Visoki mehanički integritet sa minimalnom porozskom
  • Odlična metalurška svojstva zbog usmjerenog učvršćenja
  • Pogodno za habanje- i dijelovi otporne na pritisak

• Ograničenja:

• • Ograničeno na simetrične dijelove (npr., prstenovi, cijevi)
  • Visoki trošak postavljanja za male trčanje

• Tipične aplikacije:

• • Plodovi pod pritiskom, Ispušni razdjelnici, Obloga za čahure u hemijskim i elektroenergetskim industrijama

Vakuumska livenje (Vim, Vim + var)

Vakuum indukcijski topljenje (Vim) i vakuumski luk ponovno spajanje (Naš) su specijalizovani procesi koji se koriste za ultra čiste niklne legure odljeva.

• Prednosti:

• • Kontrolirana atmosfera eliminira kontaminaciju od kisika i azota
  • Bitno za komponente zrakoplovne i nuklearne ocjene
  • Proizvodi uniformu, Fino zrnate mikrostruktura

• Ograničenja:

• • Visoka kapitalna investicija i operativni troškovi
  • Ograničeno na kritične aplikacije visokih performansi

• Tipične aplikacije:

• • Jet turbinske oštrice, Medicinski implantati, Odbrambeni sistemi, Elementi nuklearnog goriva

Razmatranja odabira procesa

5. Izazovi za lijevanje nikla legura

• Visoke taljenje: Većina legura nikla se topi na 1.300-1.500 ° C, Zahtijevanje specijaliziranih peći (Indukcija ili vakuum luk) i vatrostalni kalupi (keramika ili cirkonija). Troškovi energije su 3 × viša nego za liveno željezo.
• Reaktivnost: Rastopljeni nikl reagira sa kisikom, azot, i silika, Formiranje krhkih oksida ili nitrida. Inertni gas (Argon) Zaštita smanjuje formiranje oksida na <0.1% po svesku.
• Poroznost i pucanje: Rastvorljivost na gasu smanjuje se tokom učvršćivanja, dovodeći do poroznosti. Vakuum izlivanje smanjuje poroznost <0.5% po svesku.
  Vruće pucanje (Zbog širokih raspona učvršćenja) ublažava se sporim stopama hlađenja (5-10 ° C / min).
• Trošak: Sirovine koštaju 40-100 USD / kg (vs. $0.5/kg za liveno gvožđe), Sa obradom dodavanjem 20-50 USD / kg-ograničavajućih upotrebe na aplikacije visoke vrijednosti.

6. Mehanička i korozijska svojstva

Odljevci od legure nikla su poznati po izuzetnoj mehaničkoj čvrstoći i otporu korozije, čineći ih idealnim za zahtjevno okruženje kao što su zrakoplovstvo, Generacija energije, Hemijska obrada, i morske aplikacije.

Mehanička svojstva

Legure nikla pokazuju vrhunske mehaničke performanse, posebno na povišenim temperaturama. Ključne mehaničke karakteristike uključuju:

Otpornost na koroziju

Legure nikla su posebno cijenjene za njihov otpor korozije u agresivnim okruženjima kao što su:

• Morska voda i sprej soli
• Kiseline (hidroholonik, sumporni, nitric)
• Alkalna rješenja
• Oksidiranje i smanjenje medija

Izvođenje visoke temperature

Legure na bazi nikla održavaju strukturni integritet na povišenim temperaturama:

• Inconel 718: Stabilna mikrostruktura do 650 ° C, sa odličnim otporom na puzanje i umor.
• Hastelloy x (još jedna zajednička legura): Izdržava oksidaciju do 1,200 ° C; Često se koristi u zonama Combustor.
• Waspaloy: Odlična otpornost na puzanje do 815 ° C, koristi se u jet motornim diskovima turbine i afterburnera.

7. Toplinski obradi i procesi post-livenja

• Rješenje žarenje: Legure poput inconela 718 zagrijavaju se na 980-1.065 ° C kako bi se rastopili taloži, nakon čega slijedi brzo hlađenje za zadržavanje ujednačene mikrostrukture.
• Ovrtanje starosti: Inconel 718 podvrgava dvostepenu starenje (720° C / 8h + 620° C / 8h) formirati γ " (N₃nb) taloženje, Povećanje snage prinosa iz 550 MPa do 1,170 MPa.
• Olakšanje stresa: Odljevci se grijaju na 650-700 ° C za 2-4 sata za smanjenje ostataka za 60-70%, Kritično za velike komponente poput turbinskih kućišta.
• Nerazorno ispitivanje (NDT):

• • Ultrazvučno testiranje (Ut) otkriva interne nedostatke >1 mm.
  • Rendgenski pregled identificira poroznost u kritičnim područjima (npr., Korijeni turbinskog oštrica).

• Obrada: Korišteni su alati karbidnih alata sa tialnom premazima, Sa brzinama rezanja od 5-10 m / min (vs. 30-40 m / min za čelik) Zbog visoke legure tvrdoće.

8. Dizajnerska razmatranja za odlivke od legure nikla

• Dodatak za skupljanje: Legure nikla se smanjuje 3-5% tokom učvršćivanja, Zahtijevajući obrasce preveliki za 1,5-2% (npr., a 100 mm dio treba a 102 mm uzorak).
• Debljina zida: Minimum 2 mm (Investicijska livenja) do 5 mm (livenje pijeska) Da bi se osiguralo potpuno punjenje. Omjer debljine >5:1 Rizik tople mrlje i pucanje.
• Radii i fileti: Interni radii ≥3 mm smanjuju koncentraciju stresa; Oštri uglovi povećavaju pucanje rizika od strane 40%.
• Gating i rizeri: Rizeri (15-20% volumena dijela) postavljeni u debeli dijelovi sprječavaju poroznost skupljanja. Gating dizajniran za minimiziranje turbulencija (brzina protoka <0.5 m / s).
• Tolerancije: Investicijska livenja postiže ± 0,05 mm za male dijelove; Lijevanje pijeska ± 0,5-1 mm za velike komponente.

9. Primjene odljevanih od legure nikla

Odljevci od legure nikla su kritične za industrije koje zahtijevaju komponente koje mogu izdržati ekstremna okruženja - poput visokih temperatura, Korozivne hemikalije, i mehanički stres.

Aerospace i zrakoplovstvo

Legure nikla poput inconela 718 i Waspaloy se ekstenzivno koristi u:

• Turbinske oštrice i diskovi
• Komponente Combore
• Dijelovi nakon završetka
• Ispušni sustavi

Generacija energije

Odlivcima nikla se koriste u fosilnim i nuklearnim elektranama zbog njihove otpornosti na toplinu i koroziju:

• Komponente pare turbine
• Izmjenjivači topline
• Kotlovni fitinzi

Hemijska prerađivačka industrija

Hastelloy legure preferiraju se za njihovu hemijsku inostranstvo i otpornost na kiselinu koroziju:

• Tijela pumpe i ventila
• Reaktorska posuda
• Cijevi i prirubnice
• Mešalice i miješalice

Ulja & Plin / Petrohemijski

Legure nikla-bakra i nikl-molibdena idealni su za offshore i nizvodne sisteme:

• Podpcesne ventile
• Kompresorni komponente
• Prirubnice i razdjelnici
• Wellhead i Riser oprema

Marinac & Brodogradnja

Legura monala (npr., Monel 400) široko se koriste u okruženjima slane vode:

• Kućišta pumpe i rotora
• Cevovodi za moru
• Osovine propelera
• Sklopovi ventila

Medicinski & Farmaceutski

Legure nikla su takođe zaposlene u:

• Oprema za sterilizaciju
• Hemijski reaktori
• Prstena za proizvodnju lijekova

Automobilski & Motorsport (Vrh)

U izvedbi Automobilski sustavi, Zavezene legure nikla koriste se:

• Kućišta turbopunjača
• Razdjelci
• Sastavni ispušni dijelovi visokotemperaturni

10. Prednosti i ograničenja

Livenje nikla legure igra vitalnu ulogu u prerađivanju komponenti visokih performansi za ekstremne okruženja.

Dok je nudio širok spektar prednosti, Takođe predstavlja određene izazove koji se moraju riješiti tokom odabira materijala i planiranja procesa.

Prednosti livenja nikla legure

Ograničenja od legure nikla

11. Zaključak

Legura nikla nalazi se u prvom planu modernog inženjeringa, Omogućavanje stvaranja komponenti koje su pouzdano djeluju u najoštrije uvjete.

Dok proces predstavlja izazovne troškove materijala, složenost lijevanja, Post-obrada - prednosti daleko nadmašuju ograničenja u industriji visokih uloga.

Sa napretkom u kastinškim tehnologijama, Toplinski tretmani, i razvoj legura, Castings nikl legure i dalje će omogućiti napredak u zrakoplovstvu, energija, hemikalija, i sektore odbrane.

FAQs

Koje su najbolje metode lijevanja za legure nikla?

Za precizne dijelove prefesionaliju za lijevanje ulaganja i vakuumske livenje; Lijevanje pijeska koristi se za veće, Jednostavnije komponente.

Koje su tipične mane livenje u niklom legura?

Uobičajeni nedostaci uključuju poroznost, vruće pucanje, i skupljanje šupljina - ublažena simulacijom, Dizajn greda, i kontrolu procesa.

Kako se nikl legure uspoređuju sa nehrđajućim čelikom u livenju?

Nikele legure nude vrhunske performanse u visokoj i korozivnom okruženju, ali su značajno skuplje i teže bacati.

Mogu li zavariti odljeve nikla legure?

Da, Većina je zavariva s pravilnim materijalima i postupcima punila, Iako je možda potrebno za toplotu nakon zavarivanja.

Su odlivcima od legure nikla koji se mogu reciklirati?

Da, 90% otpada se reciklira, Smanjivanje upotrebe energije pomoću 40% u poređenju sa djevičanskom proizvodnjom. Reciklirane legure ispunjavaju iste standarde performansi kao kao djevičanski materijal.

Kako se lijevanje uspoređuje sa kovanjem nikla legura?

Livenje nudi bolji dizajn slobodu i donji otpad, Dok krivnja pruža veću snagu (10-15% veća zatezna snaga) Za jednostavne geometrije.