Dịch vụ đúc hợp kim niken - Đúc hợp kim Niken tùy chỉnh

1. Giới thiệu

Đúc hợp kim niken là một quy trình sản xuất chuyên dụng biến hợp kim dựa trên niken nóng chảy thành phức tạp, Các thành phần hiệu suất cao thông qua việc làm đầy và hóa rắn.

Những hợp kim này, được xác định bởi nội dung niken của họ (30–90%) và hợp kim chiến lược với crom, Molypden, hoặc đồng, được thiết kế để vượt trội trong môi trường mà các kim loại thông thường không thành công từ 1.200 ° C động cơ tuabin khí đến các lò phản ứng hóa học ăn mòn cao.

Đúc là phù hợp với hợp kim niken vì nó cho phép sản xuất hình học phức tạp (VÍ DỤ., Lưỡi dao tuabin với các kênh làm mát bên trong) Điều đó sẽ là hấp dẫn về chi phí hoặc không thể máy từ vật liệu rèn.

Hôm nay, Niken Hợp kim đúc làm nền tảng cho các hệ thống quan trọng trong không gian vũ trụ, năng lượng, và các lĩnh vực công nghiệp, Trường hợp độ tin cậy trong điều kiện khắc nghiệt là không thể thương lượng.

2. Đúc hợp kim niken là gì?

Đúc hợp kim niken là quá trình làm tan chảy hợp kim dựa trên niken (ở 1.300 Hàng1.500 ° C.) và đổ kim loại nóng chảy vào khuôn, nơi nó củng cố thành một thành phần với hình dạng chính xác của khuôn.

Không giống như rèn, làm biến dạng kim loại rắn nào, Đúc tận dụng sự trôi chảy của hợp kim khi nóng chảy để sao chép các chi tiết tốt, chẳng hạn như 0.5 Các lỗ làm mát có đường kính mm trong lưỡi tuabin hoặc các hình dạng chỉ phức tạp trong thân van.

Quá trình này được điều chỉnh theo đặc điểm độc đáo của Niken Alloys: Điểm nóng chảy cao của chúng yêu cầu khuôn vật liệu chịu lửa (VÍ DỤ., Cát bằng gốm hoặc zirconia), Trong khi sự nhạy cảm của chúng đối với nhu cầu oxy hóa được kiểm soát khí quyển (khí trơ hoặc chân không) Trong quá trình đổ.

Kết quả là các thành phần giữ lại các hợp kim, kháng ăn mòn, và sức đề kháng của leo - trong khi đạt được sự khoan dung chặt chẽ (± 0,1 mm để đúc đầu tư) và hình học phức tạp.

3. Các loại hợp kim niken được sử dụng trong đúc

Hợp kim niken được sử dụng trong đúc được thiết kế đặc biệt để thực hiện trong môi trường khắc nghiệt, bao gồm cả nhiệt độ cao, ăn mòn, và các ứng dụng áp suất cao.

Tổng quan về hợp kim dựa trên niken

Hợp kim niken thường chứa hơn 50% Niken theo trọng lượng, kết hợp với các yếu tố như crom, Molypden, đồng, và sắt.

Sự kết hợp của các yếu tố này giúp tăng cường khả năng chống oxy hóa, Ăn mòn, và mệt mỏi nhiệt, làm cho chúng rất có giá trị để đúc phức tạp, linh kiện hiệu suất cao.

Phân loại hệ thống hợp kim niken

Hợp kim niken chính trong đúc

Hợp kim dựa trên niken được sử dụng trong đúc được thiết kế cho môi trường khắc nghiệt nơi có sức mạnh cao, kháng ăn mòn, và sự ổn định nhiệt là rất quan trọng.

Dưới đây là một số hợp kim được sử dụng rộng rãi nhất trong các ứng dụng đúc chính xác:

Hợp kim bất công

• Bất tiện 718
  Hợp kim Ni-CR có thể làm cứng kết tủa (50-55% in, 17Mùi21% cr, 4.755,5% NB) với sức mạnh cơ học nổi bật và khả năng chống leo lên đến 650 ° C..

• • Độ bền kéo (RT): 1,300 MPA
  • Độ bền kéo (650 ° C.): 965 MPA
  • Ứng dụng: Đĩa tuabin hàng không vũ trụ, Phần cứng động cơ tên lửa, Thành phần hạt nhân

• Bất tiện 625
  Một hợp kim có độ bền vững chắc (≥58% có, 20Mùi23% cr, 810% mo) Cung cấp khả năng chống ăn mòn đặc biệt trong môi trường hung hăng.

• • Rạn nứt (700 ° C. / 300 MPA): >1,000 giờ
  • Ứng dụng: Thiết bị xử lý hóa học, Thành phần nước biển, Dầu ngoài khơi & Hệ thống khí

Hợp kim Hastelloy

• Hastelloy C-276
  A đa năng Ni-mo-cr allloy (57% TRONG, 15Cấm 16% cr, 1618% MO) được biết đến với khả năng kháng vượt trội hơn một loạt các hóa chất ăn mòn, bao gồm axit hỗn hợp và clorua.

• • Tốc độ ăn mòn trong 10% HCl tại 25 ° C.: <0.05 mm/năm
  • Ứng dụng: Lò phản ứng dược phẩm, bột giấy & Máy tiêu hóa giấy, tàu xử lý chất thải

• Hastelloy x
  Hợp kim chống nhiệt (47% TRONG, 21% Cr, 9% MO) được phát triển cho hiệu suất bền vững ở nhiệt độ cao lên đến 1,200 ° C..

• • Tốc độ oxy hóa tại 1,000 ° C.: <0.02 mm/năm
  • Ứng dụng: Bò đốt tuabin khí, Afterburners, Thành phần lò

Hợp kim Monel

• Monel 400
  Một hợp kim niken-đồng (63% TRONG, 2834% Cu) Cung cấp sức đề kháng tuyệt vời với nước biển, nước muối, và axit hydrofluoric. Nó duy trì độ dẻo và sức mạnh tốt trong phạm vi nhiệt độ rộng.

• • Tốc độ ăn mòn trong nước biển: <0.01 mm/năm
  • Ứng dụng: Van biển, Ống trao đổi nhiệt, Trục bơm

Waspaloy

Hợp kim NI-CR hiệu suất cao (57% TRONG, 19% Cr, 4.3% MO) được thiết kế cho sức mạnh nhiệt độ cao và khả năng chống leo, đặc biệt trong môi trường động cơ tuabin.

• Độ bền kéo: 1,200 MPA
• Khả năng chống creep: Lên đến 815 ° C.
• Ứng dụng: Tua bin động cơ phản lực, Afterburners, Chốt hàng không vũ trụ

4. Các quy trình đúc hợp kim niken

Các thành phần hợp kim niken thường được sử dụng trong môi trường hiệu suất cao, Yêu cầu các phương pháp đúc có thể bảo tồn các tính chất vượt trội của chúng trong khi tạo ra các hình học phức tạp có tính toàn vẹn chiều cao.

Sự lựa chọn của quá trình đúc phụ thuộc vào các yếu tố như điểm nóng chảy của hợp kim, Phản ứng hóa học, Dung sai mong muốn, một phần phức tạp, và khối lượng sản xuất.

Đúc cát

Đúc cát là một trong những phương pháp truyền thống và được sử dụng rộng rãi nhất cho các hợp kim niken do tính linh hoạt và hiệu quả chi phí của nó.

• Thuận lợi:

• • Thích hợp cho lớn, Hình dạng phức tạp và các phần có thành dày
  • Chi phí dụng cụ tương đối thấp
  • Tương thích với cả hợp kim niken màu và màu ferrous

• Giới hạn:

• • Kết thúc bề mặt thô hơn (RA 6.3-25 Pha)
  • Độ chính xác chiều thấp hơn so với các phương pháp đúc chính xác

• Các ứng dụng điển hình:

• • Vỏ động cơ, thân van, Vỏ bơm trong các lĩnh vực năng lượng và hóa dầu

Đúc đầu tư (Mất sáp đúc)

Đúc đầu tư Cung cấp độ chính xác kích thước tuyệt vời và hoàn thiện bề mặt, làm cho nó trở nên lý tưởng cho các thành phần hợp kim niken phức tạp.

• Thuận lợi:

• • Đúc gần n-net, Giảm thiểu sau khi luyện tập
  • Hoàn thiện bề mặt tuyệt vời (RA 3.2-6.3 Pha)
  • Dung sai chặt chẽ (± 0,10 Từ0,30 mm)

• Giới hạn:

• • Chi phí cao hơn và thời gian dẫn lâu hơn
  • Sáp và vỏ gốm mỏng manh trong quá trình xử lý

• Các ứng dụng điển hình:

• • Tua bin khí, Các bộ phận động cơ phản lực, Các thành phần lò phản ứng hạt nhân

Vỏ đúc đúc

Vỏ đúc đúc là một phương pháp lai kết hợp độ chính xác của việc đúc đầu tư với năng suất đúc cát cao hơn.

• Thuận lợi:

• • Độ chính xác chiều tốt (± 0,25 bóng0,75 mm)
  • Bề mặt hoàn thiện tốt hơn so với đúc cát (RA 3.2 Từ12.5)
  • Kinh tế cho sản xuất hàng loạt trung bình đến lớn

• Giới hạn:

• • Không phù hợp với các bộ phận rất lớn
  • Giới hạn ở một số hình học nhất định

• Các ứng dụng điển hình:

• • Các bộ phận máy nén, Bộ tăng áp ô tô, Phần cứng hóa dầu

Đúc ly tâm

Đúc ly tâm sử dụng lực quay để phân phối kim loại nóng chảy trong khuôn, sản xuất dày đặc, Khiếm khuyết các thành phần hình trụ không có.

• Thuận lợi:

• • Tính toàn vẹn cơ học cao với độ xốp tối thiểu
  • Tính chất luyện kim tuyệt vời do hóa rắn hướng
  • Thích hợp cho mặc- và các bộ phận chống áp lực

• Giới hạn:

• • Bị hạn chế đối với các bộ phận đối xứng (VÍ DỤ., nhẫn, ống)
  • Chi phí thiết lập cao cho các lần chạy nhỏ

• Các ứng dụng điển hình:

• • Tàu áp lực, ống xả, Bushing lót trong ngành công nghiệp hóa học và điện

Đúc chân không (Vim, VIM+var)

Cảm ứng chân không tan chảy (Vim) và làm lại vòng cung chân không (CỦA CHÚNG TÔI) là các quy trình chuyên dụng được sử dụng cho các vật đúc hợp kim niken siêu sạch.

• Thuận lợi:

• • Khí quyển có kiểm soát loại bỏ ô nhiễm từ oxy và nitơ
  • Cần thiết cho các thành phần hàng không vũ trụ và hạt nhân
  • Sản xuất đồng nhất, Cấu trúc vi mô hạt mịn

• Giới hạn:

• • Đầu tư vốn cao và chi phí vận hành
  • Giới hạn trong các ứng dụng hiệu suất cao quan trọng

• Các ứng dụng điển hình:

• • Tua bin phản lực, Cấy ghép y tế, Hệ thống phòng thủ, Các yếu tố nhiên liệu hạt nhân

Cân nhắc lựa chọn quá trình

5. Thử thách casting với hợp kim niken

• Điểm nóng chảy cao: Hầu hết các hợp kim niken tan chảy ở 1.3001.500 ° C, Yêu cầu lò nung chuyên dụng (cảm ứng hoặc vòng cung chân không) và khuôn vật liệu chịu lửa (gốm hoặc zirconia). Chi phí năng lượng cao hơn 3 × so với gang.
• Phản ứng: Niken nóng chảy phản ứng với oxy, nitơ, và silica, tạo thành oxit giòn hoặc nitrid. Khí trơ (Argon) Việc che chắn làm giảm sự hình thành oxit thành <0.1% theo tập.
• Độ xốp và vết nứt: Độ hòa tan khí giảm trong quá trình hóa rắn, dẫn đến độ xốp. Nút hút bụi làm giảm độ xốp thành <0.5% theo tập.
  Vết nứt nóng (Do phạm vi hóa rắn rộng) được giảm thiểu bởi tốc độ làm mát chậm (510 ° C/phút).
• Trị giá: Nguyên liệu thô có giá $ 40100100/kg (vs. $0.5/kg cho gang), Với việc xử lý thêm 20 đô la 50/kg, giới hạn sử dụng cho các ứng dụng có giá trị cao.

6. Tính chất cơ học và ăn mòn

Đội ngũ hợp kim niken nổi tiếng với sức mạnh cơ học và khả năng chống ăn mòn đặc biệt của chúng, Làm cho chúng trở nên lý tưởng cho các môi trường đòi hỏi như hàng không vũ trụ, sản xuất điện, Xử lý hóa học, và các ứng dụng hàng hải.

Tính chất cơ học

Hợp kim niken thể hiện hiệu suất cơ học vượt trội, đặc biệt là ở nhiệt độ cao. Các đặc điểm cơ học chính bao gồm:

Kháng ăn mòn

Hợp kim niken đặc biệt có giá trị cho khả năng chống ăn mòn của chúng trong các môi trường tích cực như:

• Nước biển và xịt muối
• Axit (Hydrochloric, lưu huỳnh, nitric)
• Dung dịch kiềm
• Oxy hóa và giảm phương tiện

Hiệu suất nhiệt độ cao

Hợp kim dựa trên niken duy trì tính toàn vẹn cấu trúc ở nhiệt độ cao:

• Bất tiện 718: Cấu trúc vi mô ổn định lên đến 650 ° C., với khả năng chống leo và mệt mỏi tuyệt vời.
• Hastelloy x (Một hợp kim diễn viên phổ biến khác): Chịu được quá trình oxy hóa lên đến 1,200 ° C.; thường được sử dụng trong các khu vực buồng đốt.
• Waspaloy: Khả năng chống creep tuyệt vời lên đến 815 ° C., Được sử dụng trong đĩa tuabin động cơ phản lực và chất đốt sau.

7. Quá trình xử lý nhiệt và sau đúc

• Giải pháp ủ: Hợp kim như Inconel 718 được làm nóng đến 980, tiếp theo là làm mát nhanh để giữ lại cấu trúc vi mô.
• Tuổi cứng: Bất tiện 718 trải qua quá trình lão hóa hai giai đoạn (720° C/8H + 620° C/8H) để tạo thành γ (N₃nb) kết tủa, tăng sức mạnh năng suất từ 550 MPA đến 1,170 MPA.
• Cứu trợ căng thẳng: Đóng vật được làm nóng đến 650, quan trọng cho các thành phần lớn như vỏ tuabin.
• Thử nghiệm không phá hủy (Ndt):

• • Kiểm tra siêu âm (UT) Phát hiện các khiếm khuyết nội bộ >1 mm.
  • Kiểm tra tia X xác định độ xốp trong các khu vực quan trọng (VÍ DỤ., Rễ lưỡi tuabin).

• Gia công: Các dụng cụ cacbua với lớp phủ tialn được sử dụng, với tốc độ cắt 5 trận10 m/phút (vs. 30Mạnh40 m/phút cho thép) Do độ cứng hợp kim cao.

8. Cân nhắc thiết kế cho đúc hợp kim niken

• Trợ cấp co ngót: Hợp kim niken thu nhỏ 3 trận5% trong quá trình hóa rắn, yêu cầu các mẫu quá khổ 1,5 %2% (VÍ DỤ., Một 100 phần mm cần một 102 mẫu mm).
• Độ dày tường: Tối thiểu 2 mm (Đúc đầu tư) ĐẾN 5 mm (Đúc cát) Để đảm bảo điền đầy đủ. Tỷ lệ độ dày >5:1 điểm nóng rủi ro và vết nứt.
• Bán kính và phi lê: Bán kính bên trong ≥3 mM làm giảm nồng độ ứng suất; góc nhọn làm tăng nguy cơ nứt 40%.
• Gating và risers: Tăng (15–20% khối lượng phần) được đặt ở các phần dày ngăn chặn độ xốp co ngót. Gating được thiết kế để giảm thiểu nhiễu loạn (vận tốc dòng chảy <0.5 bệnh đa xơ cứng).
• Dung sai: Đúc đầu tư đạt được ± 0,05 mm cho các bộ phận nhỏ; Đúc cát ± 0,5 Ném1 mm cho các thành phần lớn.

9. Các ứng dụng của đúc hợp kim niken

Hợp kim niken là rất quan trọng đối với các ngành công nghiệp đòi hỏi các thành phần có khả năng chịu được môi trường cực đoan, chẳng hạn như nhiệt độ cao, Hóa chất ăn mòn, và căng thẳng cơ học.

Không gian vũ trụ và hàng không

Hợp kim niken như Inconel 718 và waspaloy được sử dụng rộng rãi trong:

• Tuabine Blades và Discs
• Combustor components
• Các bộ phận sau đốt cháy
• Hệ thống ống xả

Sản xuất điện

Hợp kim Niken được sử dụng trong cả các nhà máy điện hóa thạch và hạt nhân do sức nóng và khả năng chống ăn mòn của chúng:

• Các thành phần tuabin hơi nước
• Trao đổi nhiệt
• Phụ kiện nồi hơi

Công nghiệp chế biến hóa học

Hợp kim Hastelloy được ưu tiên cho sự trơ hóa học và khả năng chống ăn mòn axit:

• Thân máy bơm và van
• Tàu phản ứng
• Đường ống và mặt bích
• Khuấy và khuấy động

Dầu & Khí / Hóa dầu

Hợp kim niken-đồng và niken-molybden là lý tưởng cho các hệ thống ngoài khơi và hạ nguồn:

• Van ngầm
• Các thành phần máy nén
• Mặt bích và đa tạp
• Thiết bị riser và đầu riser

Hàng hải & Đóng tàu

Hợp kim Monel (VÍ DỤ., Monel 400) được sử dụng rộng rãi trong môi trường nước mặn:

• Vỏ bơm và bánh công tác
• Đường ống nước biển
• Trục chân vịt
• Lắp ráp van

Thuộc về y học & Dược phẩm

Hợp kim niken cũng được sử dụng trong:

• Thiết bị khử trùng
• Lò phản ứng hóa học
• Tàu sản xuất thuốc

ô tô & Thể thao đua xe (Cao cấp)

Trong hệ thống ô tô hiệu suất, Hợp kim niken được sử dụng cho:

• Bộ phận tăng áp
• Đa dạng
• Các bộ phận xả nhiệt độ cao

10. Ưu điểm và hạn chế

Đúc hợp kim niken đóng một vai trò quan trọng trong việc sản xuất các thành phần hiệu suất cao cho môi trường khắc nghiệt.

Trong khi cung cấp một loạt các lợi ích, Nó cũng đưa ra những thách thức nhất định phải được giải quyết trong quá trình lựa chọn vật liệu và lập kế hoạch quy trình.

Ưu điểm của đúc hợp kim niken

Giới hạn đúc hợp kim niken

11. Phần kết luận

Đúc hợp kim niken đi đầu trong kỹ thuật hiện đại, cho phép tạo ra các thành phần hoạt động đáng tin cậy trong các điều kiện khắc nghiệt nhất.

Trong khi quá trình đưa ra những thách thức về chi phí vật chất, Sự phức tạp đúc, Hậu xử lý-những lợi ích vượt xa những hạn chế trong các ngành công nghiệp cổ phần cao.

Với những tiến bộ trong công nghệ đúc, phương pháp điều trị nhiệt, và phát triển hợp kim, Đúc hợp kim niken sẽ tiếp tục cho phép tiến bộ trong hàng không vũ trụ, năng lượng, hóa chất, và các lĩnh vực quốc phòng.

Câu hỏi thường gặp

Các phương pháp đúc tốt nhất cho hợp kim niken là gì?

Đúc đầu tư và đúc chân không được ưu tiên cho các phần chính xác; Đúc cát được sử dụng cho lớn hơn, Các thành phần đơn giản hơn.

Các lỗi đúc điển hình trong hợp kim niken là gì?

Những khiếm khuyết phổ biến bao gồm độ xốp, Vết nứt nóng, và các lỗ hổng co ngót được thiết kế thông qua mô phỏng, Thiết kế gating, và kiểm soát quá trình.

Làm thế nào để hợp kim niken so sánh với thép không gỉ trong đúc?

Hợp kim niken cung cấp hiệu suất vượt trội trong môi trường nhiệt và ăn mòn cao nhưng đắt hơn đáng kể và khó sử dụng.

Có thể hàn hợp kim niken được hàn không?

Đúng, Hầu hết đều có thể hàn với các vật liệu và quy trình phụ thích hợp, mặc dù điều trị nhiệt sau khi hàn có thể là cần thiết.

Có thể tái chế bằng hợp kim niken không thể tái chế?

Đúng, 90% phế liệu được tái chế, giảm sử dụng năng lượng bằng cách 40% so với sản xuất trinh nữ. Hợp kim tái chế đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu suất tương tự như Virgin Vật liệu.

Làm thế nào để đúc so sánh với rèn cho hợp kim niken?

Casting cung cấp sự tự do thiết kế tốt hơn và phế liệu thấp hơn, Trong khi rèn cung cấp sức mạnh cao hơn (10Sức mạnh kéo cao hơn 15%) cho hình học đơn giản.