Nikelio lydinio liejimo paslaugos - pasirinktiniai nikelio lydinio liejiniai

1. Įvadas

Nikelio lydinio liejimas yra specializuotas gamybos procesas, kuris išlydytus nikelio pagrindu pagamintus lydinius paverčia kompleksais, Aukštos kokybės komponentai per pelėsių užpildymą ir kietėjimą.

Šie lydiniai, Apibrėžta jų nikelio turinio (30–90%) ir strateginis lydimas chromu, molibdenas, arba varis, yra sukurta tobulėti tokioje aplinkoje, kur įprastiniai metalai sugenda - nuo 1 200 ° C dujų turbinos varikliai iki labai ėsdinančių cheminių reaktorių.

Laidos vienareikšmiškai tinka nikelio lydiniams, nes tai leidžia gaminti sudėtingas geometrijas (Pvz., Turbinų ašmenys su vidiniais aušinimo kanalais) Tai būtų sąnaudų ir neįmanoma mašinų iš kaltinės medžiagos.

Šiandien, Nikelio lydinio liejiniai yra kritinės sistemos aviacijos ir kosmoso srityse, energija, ir pramonės sektoriai, kur ekstremaliomis sąlygomis patikimumas yra neginčijamas.

2. Kas yra nikelio lydinio liejimas?

Nikelio lydinio liejimas yra lydymosi nikelio pagrindu pagamintų lydinių procesas (esant 1300–1 500 ° C.) ir išpilant išlydytą metalą į formą, kur jis susukamas į komponentą su tikslia forma.

Skirtingai nuo kalimo, kuris deformuoja kietą metalą, Landavimas pasinaudoja lydinio sklandum 0.5 MM skersmens aušinimo skylės turbinų ašmenys arba sudėtingos sriegio formos vožtuvo kūnuose.

Procesas yra pritaikytas prie unikalių nikelio lydinių charakteristikų: Jų aukšto lydymosi taškams reikalingos ugniai atsparios formos (Pvz., keraminis ar cirkonio dengtas smėlis), tuo tarpu dėl jų jautrumo oksidacijai reikia kontroliuojamos atmosferos (Inertinės dujos ar vakuumas) Pilnos metu.

Rezultatas yra komponentai, kurie išlaiko įgimtas lydinių savybes-aukštos temperatūros stipris, atsparumas korozijai, ir šliaužimo pasipriešinimas - pasiekiant griežtus nuokrypius (± 0,1 mm investicijoms) ir sudėtingos geometrijos.

3. Nikelio lydinių tipai, naudojami liejiniams

Nikelio lydiniai, naudojami liejiniams ekstremali aplinka, įskaitant aukštą temperatūrą, korozija, ir aukšto slėgio programos.

Nikelio pagrįstų lydinių apžvalga

Nikelio lydiniai paprastai yra 50% Nikelis pagal svorį, kartu su tokiais elementais kaip chromas, molibdenas, Vario, ir geležis.

Šių elementų derinys padidina atsparumą oksidacijai, korozija, ir šiluminis nuovargis, paverčia juos labai vertingais liejimo kompleksui, Aukštos kokybės komponentai.

Nikelio lydinių sistemų klasifikacija

Pagrindiniai nikelio lydiniai liejant

Nikelio pagrindu pagaminti lydiniai, naudojami liejiniams, atsparumas korozijai, ir šiluminis stabilumas yra kritinis.

Žemiau yra keletas plačiausiai naudojamų lydinių tikslių liejimo programose:

„Inconel“ lydiniai

• Inconel 718
  Kritulių tvirtas Ni-Cr lydinys (50-55%, 17–21% Cr, 4.75–5,5% NB) su išskirtiniu mechaniniu stiprumu ir atsparumu šliaužiant iki 650 ° C..

• • Tempimo stiprumas (Rt): 1,300 MPA
  • Tempimo stiprumas (650 ° C.): 965 MPA
  • Paraiškos: Aviacijos ir kosmoso turbinos diskai, „Rocket Engine“ aparatūra, Branduoliniai komponentai

• Inconel 625
  Kieto tirpalo sustiprintas lydinys (≥58% turi, 20–23% Cr, 8–10% MO) Siūlo išskirtinį atsparumą korozijai agresyvioje aplinkoje.

• • Šliaužimo plyšimas (700 ° C. / 300 MPA): >1,000 valandos
  • Paraiškos: Cheminio perdirbimo įranga, Jūros vandens komponentai, Nafta jūroje & Dujų sistemos

Hastelloy lydiniai

• Hastelloy C-276
  universalus ni-mo-cr allloy (57% Į, 15–16% Cr, 16–18% MO) žinomas dėl savo pranašesnio atsparumo daugybei ėsdinančių cheminių medžiagų, įskaitant mišrias rūgštis ir chloridus.

• • Korozijos greitis 10% HCl at 25 ° C.: <0.05 mm per metus
  • Paraiškos: Farmacijos reaktoriai, minkštimas & Popieriaus virškinamieji, Vykdymo indai

• Hastelloy x
  Šilumos atsparus iš Cr-MO lydinio (47% Į, 21% Kr, 9% MO) sukurtas nuolatiniam našumui aukštesnėje temperatūroje iki 1,200 ° C..

• • Oksidacijos greitis 1,000 ° C.: <0.02 mm per metus
  • Paraiškos: Dujų turbinos degikliai, After Burners, krosnies komponentai

Monelio lydiniai

• Monel 400
  Nikelio-vario lydinys (63% Į, 28–34% Cu) siūlantis puikų atsparumą jūros vandeniui, sūrymai, ir hidrofluoro rūgštis. Jis palaiko gerą lankstumą ir stiprumą plačiame temperatūros diapazone.

• • Korozijos dažnis jūros vandenyje: <0.01 mm per metus
  • Paraiškos: Jūrų vožtuvai, Šilumokaičio vamzdeliai, siurblio velenai

Waspaloy

Aukštos kokybės NI-Cr lydinys (57% Į, 19% Kr, 4.3% MO) Skirta aukštos temperatūros stiprumui ir atsparumui šliaužiant, ypač turbinų variklio aplinkoje.

• Tempimo stiprumas: 1,200 MPA
• Šliaužimo pasipriešinimas: Iki 815 ° C.
• Paraiškos: „Jet“ variklio turbinos ašmenys, After Burners, Aviacijos ir kosmoso tvirtinimo detalės

4. Nikelio lydinio liejimo procesai

Nikelio lydinio komponentai paprastai naudojami aukštos kokybės aplinkose, Reikalaujant liejimo metodų, galinčių išsaugoti jų aukštesnes savybes, kartu sukuriant sudėtingas geometrijas, turinčias aukšto matmens vientisumą.

Laidos proceso pasirinkimas priklauso nuo tokių veiksnių kaip lydinio lydymosi taškas, Cheminis reaktyvumas, norimos tolerancijos, dalinės sudėtingumas, ir gamybos apimtis.

Smėlio liejimas

Smėlio liejimas yra vienas tradiciškiausių ir plačiausiai naudojamų nikelio lydinių metodų dėl jo lankstumo ir ekonominio efektyvumo.

• Privalumai:

• • Tinka dideliam, Sudėtingos formos ir storos sienos sekcijos
  • Santykinai mažos įrankių išlaidos
  • Suderinamas tiek su geležies, tiek ne šaldytuvais nikelio lydiniais

• Apribojimai:

• • Šiurkštesnis paviršiaus apdaila (Ra 6.3–25 µm)
  • Mažesnis matmenų tikslumas, palyginti su tikslaus liejimo metodais

• Tipiškos programos:

• • Variklio korpusai, vožtuvo kūnai, Siurbliai energijos ir naftos chemijos sektoriai

Investicijų liejimas (Pamestas vaško liejimas)

Investicijų liejimas siūlo puikų matmenų tikslumą ir paviršiaus apdailą, todėl jis idealiai tinka sudėtingiems nikelio lydinio komponentams.

• Privalumai:

• • Beveik tinklo formos liejimas, Sumažinkite pomirtinį darbą
  • Puikus paviršiaus apdaila (Ra 3.2–6.3 µm)
  • Griežtos nuokrypiai (± 0,10–0,30 mm)

• Apribojimai:

• • Didesnės išlaidos ir ilgesnis pristatymo laikas
  • Vaško ir keramikos apvalkalo trapumas perdirbant

• Tipiškos programos:

• • Dujų turbinos ašmenys, „Jet“ variklio dalys, Branduolinių reaktorių komponentai

Korpuso pelėsio liejimas

Korpuso pelėsio liejimas yra hibridinis metodas, derinantis investavimo liejimo tikslumą su didesniu smėlio liejimo produktyvumu.

• Privalumai:

• • Geras matmenų tikslumas (± 0,25–0,75 mm)
  • Geresnis paviršiaus apdaila nei smėlio liejimas (Ra 3.2–12.5 µm)
  • Ekonominis vidutinės ir didelės partijos gamybai

• Apribojimai:

• • Netinka labai didelėms dalims
  • Tik tam tikros geometrijos

• Tipiškos programos:

• • Kompresoriaus dalys, Automobilių turbokompresoriai, Naftos chemijos aparatūra

Išcentrinis liejimas

Centrifuginis liejimas naudoja sukimosi jėgą, kad išlydytą metalą paskirstytų formoje, gamindamas tankus, Cilindriniai komponentai be defektų.

• Privalumai:

• • Aukštas mechaninis vientisumas su minimaliu poringumu
  • Puikios metalurginės savybės dėl kryptinio kietėjimo
  • Tinka dėvėti- ir slėgiui atsparios dalys

• Apribojimai:

• • Apsiriboja simetriškomis dalimis (Pvz., Žiedai, vamzdžiai)
  • Didelės sąrankos kainos mažoms važiavimams

• Tipiškos programos:

• • Slėgio indai, išmetimo kolektoriai, Įvolių įdėklai chemijos ir galios pramonėje

Vakuuminis liejimas (Vim, Vim+var)

Vakuuminis indukcija tirpsta (Vim) ir vakuuminis lanko pakartojimas (Mūsų) yra specializuoti procesai, naudojami ypač švarų nikelio lydinio liejiniams.

• Privalumai:

• • Kontroliuojama atmosfera pašalina užteršimą iš deguonies ir azoto
  • Būtina kosmoso ir branduolinio lygio komponentams
  • Gamina uniformą, smulkiagrūdė mikrostruktūra

• Apribojimai:

• • Didelės kapitalo investicijos ir veiklos išlaidos
  • Apsiriboti kritinėmis aukštos kokybės programomis

• Tipiškos programos:

• • Jet turbinos ašmenys, Medicininiai implantai, Gynybos sistemos, Branduolinio kuro elementai

Proceso atrankos aspektai

5. Laidos iššūkiai su nikelio lydiniais

• Aukštos lydymosi taškai: Dauguma nikelio lydinių ištirpsta 1 300–1 500 ° C temperatūroje, reikalaujant specializuotų krosnių (indukcija ar vakuumo lankas) ir ugniai atsparios formos (keramikos ar cirkonio). Energijos išlaidos yra 3 × didesnės nei ketaus.
• Reaktyvumas: Išlydytas nikelis reaguoja su deguonimi, azotas, ir silicio dioksidas, formuojantys trapius oksidus ar nitridus. Inertinės dujos (Argonas) ekranavimas sumažina oksido formavimąsi iki <0.1% pagal garsumą.
• Poringumas ir įtrūkimai: Dujų tirpumas sumažėja sukietėjimo metu, veda į poringumą. Vakuumas, liejantis, sumažina poringumą iki <0.5% pagal garsumą.
  Karštas įtrūkimas (Dėl plataus kietėjimo diapazono) sušvelnina lėtas aušinimo greitis (5–10 ° C/min).
• Kaina: Žaliavos kainuoja 40–100 USD/kg (vs. $0.5/kg ketaus), Apdorojant pridedant 20–50 USD/kg-didėjantis naudojimas didelės vertės programoms.

6. Mechaninės ir korozijos savybės

Nikelio lydinio liejiniai garsėja dėl savo išskirtinio mechaninio stiprumo ir atsparumo korozijai, Padaryti juos idealias reiklioms aplinkoms, tokioms kaip aviacijos ir kosmoso dalis, energijos generavimas, Cheminis apdorojimas, ir jūrų programos.

Mechaninės savybės

Nikelio lydiniai pasižymi puikiu mechaniniu našumu, ypač esant pakilusi temperatūrai. Pagrindinės mechaninės charakteristikos yra:

Atsparumas korozijai

Nikelio lydiniai yra ypač vertinami už jų atsparumą korozijai agresyvioje aplinkoje, pavyzdžiui,:

• Jūros vanduo ir druskos purškiklis
• Rūgštys (druskos, Sieros, azotas)
• Šarminiai tirpalai
• Oksiduojanti ir mažinanti terpę

Aukštos temperatūros našumas

Nikelio pagrindu pagaminti lydiniai palaiko struktūrinį vientisumą esant aukštesnei temperatūrai:

• Inconel 718: Stabili mikrostruktūra iki 650 ° C., su puikiu atsparumu ropliui ir nuovargiui.
• Hastelloy x (Kitas dažnas lydinys): Atlaiko oksidaciją iki 1,200 ° C.; Dažnai naudojamas degiklio zonose.
• Waspaloy: Puikus atsparumas šliaužiant iki 815 ° C., Naudojami „Jet Engine“ turbinų diskuose ir „After Burners“.

7. Šilumos apdorojimas ir po kaupimo procesai

• Sprendimo atkaitinimas: Lydiniai, tokie kaip „Inconel“ 718 yra kaitinami iki 980–1 065 ° C, kad ištirptų nuosėdos, po to greitai aušina, kad išlaikytų vienodą mikrostruktūrą.
• Amžius sukietėjimas: Inconel 718 išgyvena dviejų pakopų senėjimą (720° C/8H + 620° C/8H) sudaryti γ ″ (N₃nb) nusėda, didėjantis derliaus stiprumas iš 550 MPA TO 1,170 MPA.
• Streso palengvinimas: Liešos kaitinami iki 650–700 ° C 2–4 valandas, kad liktų įtempiai sumažėtų 60–70%, Kritinis dideliems komponentams, tokiems kaip turbinų korpusai.
• Neardomieji bandymai (Ndt):

• • Ultragarsinis bandymas (UT) nustato vidinius defektus >1 mm.
  • Rentgeno tikrinimas nustato poringumą kritinėse srityse (Pvz., Turbinos ašmenų šaknys).

• Apdirbimas: Naudojami karbido įrankiai su tialn dangomis, Su pjovimo greičiu 5–10 m/min (vs. 30–40 m/min plienui) Dėl aukšto lydinio kietumo.

8. Nikelio lydinio liejinių projektavimo aspektai

• Susitraukimo pašalpa: Nikelio lydiniai sukietėjimo metu susitraukia 3–5%, reikalauti, kad modeliai būtų per dideli 1,5–2% (Pvz., a 100 mm dalis reikia a 102 mm modelis).
• Sienos storis: Minimalus 2 mm (Investicijų liejimas) į 5 mm (Smėlio liejimas) Norėdami užtikrinti visišką užpildymą. Storio santykis >5:1 Rizikuokite karštomis vietomis ir įtrūkimais.
• Spindulys ir filė: Vidiniai spinduliai ≥3 mm sumažina streso koncentraciją; Aštrūs kampai padidina įtrūkimų riziką 40%.
• Vartai ir pakėlimai: Rizikai (15–20% dalies tūrio) Patalpinti storos dalys neleidžia susitraukti poringumu. Varžybos, skirtos sumažinti turbulenciją (srauto greitis <0.5 m/s).
• Tolerancijos: Investicinis liejimas pasiekia ± 0,05 mm mažoms dalims; Smėlio liejimas ± 0,5–1 mm dideliems komponentams.

9. Nikelio lydinio liejinių pritaikymai

Nikelio lydinio liejiniai yra labai svarbūs pramonės šakoms, reikalaujančioms komponentų, galinčių atlaikyti ekstremalią aplinką, tokią kaip aukšta temperatūra, Korozinės cheminės medžiagos, ir mechaninis stresas.

Aviacijos ir kosmoso ir aviacijos

Nikelio lydiniai, tokie kaip „Inconel“ 718 ir Waspaloy yra plačiai naudojami:

• Turbinos ašmenys ir diskai
• Korektoriaus komponentai
• „After Burner“ dalys
• Išmetimo sistemos

Energijos generavimas

Nikelio lydinio liejiniai naudojami tiek iškastinėse, tiek atominėse elektrinėse dėl jų šilumos ir atsparumo korozijai:

• Garo turbinos komponentai
• Šilumokaičiai
• Katilo jungiamosios detalės

Cheminio perdirbimo pramonė

Pageidaujami hastelloy lydiniai, skirti cheminiam inertiškumui ir atsparumui rūgšties korozijai:

• Siurblio ir vožtuvų kūnai
• Reaktoriaus indai
• Vamzdynai ir flanšai
• Maišikliai ir maišytuvai

Aliejus & Dujos / Naftos chemija

Nikelio ir nikelio-Molibdeno lydiniai yra idealūs jūrų ir pasroviui esančių sistemoms:

• Povandeniniai vožtuvai
• Kompresoriaus komponentai
• Flanšai ir kolektoriai
• Šulinio ir pakilo įranga

Jūrų & Laivų statyba

Monelio lydiniai (Pvz., Monel 400) yra plačiai naudojami sūraus vandens aplinkoje:

• Siurblio ir sparnuotės korpusai
• Jūros vandens vamzdynai
• Sraigto velenai
• Vožtuvų agregatai

Medicinos & Farmacija

Nikelio lydiniai taip pat naudojami:

• Sterilizacijos įranga
• Cheminiai reaktoriai
• Narkotikų gamybos laivai

Automobiliai & Automobilių sportas (Aukščiausios klasės)

„Performance Automotive“ sistemose, Nikelio lydinio liejiniai naudojami:

• Turbokompresoriaus korpusai
• Kolektoriai
• Aukštos temperatūros išmetimo dalys

10. Privalumai ir apribojimai

Nikelio lydinio liejimas vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį gaminant aukštos kokybės komponentus ekstremalioms aplinkoms.

Tuo pačiu siūlant platų privalumų spektrą, Tai taip pat kelia tam tikrus iššūkius, kuriuos reikia spręsti rengiant medžiagą ir planuojant procesą.

Nikelio lydinio liejimo pranašumai

Apribojimai iš nikelio lydinio liejimo

11. Išvada

Nikelio lydinio liejimas yra šiuolaikinės inžinerijos priešakyje, įgalinant sukurti komponentus, kurie patikimai veikia atšiauriomis sąlygomis.

Tuo tarpu procesas kelia iššūkius - materialinės išlaidos, liejimo sudėtingumas, Po apdorojimo-nauda žymiai viršija ribotumą didelių akcijų pramonės šakose.

Su „Casting Technologies“ patobulinimais, Šilumos procedūros, ir lydinio plėtra, Nikelio lydinio liejiniai ir toliau įgalins pažangą aviacijos ir kosmoso srityje, energija, Cheminė, ir gynybos sektoriai.

DUK

Kokie yra geriausi nikelio lydinių liejimo būdai?

Preferminių dalių pirmenybė teikiama investicinėms liejiniams ir vakuuminiams liejiniams; Smėlio liejimas naudojamas didesniam, paprasti komponentai.

Kokie yra tipiški nikelio lydinių liejimo defektai?

Įprasti defektai apima poringumą, Karštas įtrūkimas, ir susitraukimo ertmės - imituojamos modeliuojant, „Gating Design“, ir proceso valdymas.

Kaip nikelio lydiniai lyginami su nerūdijančio plieno liejimu?

Nikelio lydiniai pasižymi puikiu našumu aukšto ir ėsdinančioje aplinkoje, tačiau yra žymiai brangesni ir sunkiau liejami.

Ar galima suvirinti nikelio lydinio liejinius?

Taip, Dauguma yra suvirinami su tinkamomis užpildo medžiagomis ir procedūromis, Nors gali prireikti terminio gydymo po suvirinimo.

Yra nikelio lydinio liejiniai perdirbami?

Taip, 90% laužo perdirbamas, sumažinti energijos suvartojimą 40% Palyginti su nekaltybės gamyba. Perdirbti lydiniai atitinka tuos pačius veiklos standartus kaip ir „Virgin Material“.

Kaip liejimas lyginamas su nikelio lydinių kalimu?

Laidos siūlo geresnę dizaino laisvę ir mažesnį laužą, o kalimas suteikia didesnį stiprumą (10–15% didesnis tempimo stiprumas) Paprastoms geometrijoms.