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因科镍合金的加工难在哪里?

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上期我们介绍了因科镍合金的基本信息,话说只谈原理不谈应用就是耍流氓,今天我们就继续聊聊因科镍合金的应用。


因科镍合金的应用主要介绍4个方面:用途(典型应用)、连接(比如焊接)、加工(比如削切)、典型牌号及其特点。


因科镍合金通常使用在各种极端环境中


例如:

燃气涡轮机:叶片,密封和燃烧室,涡轮增压机的转子和密封,

电动潜水深井泵:马达轴,高温紧固件;

化工和承压容器热交换器:管道系统;

蒸汽发生器和核电站:压水反应堆的核心部件。

各种含H2S and CO2天然气的处理装置。

以及

枪炮消声器导流板;

F1赛车, NASCAR, NHRA和APR, LLC的排气系统;

第三代马自达Mazda RX7的涡轮增压系统;

配置高功率旋缸发动机的Norton摩托车排气系统(尾气温度高达 1000℃)。

甚至

在垃圾焚化炉锅炉系统中的用量也在不断增加。

欧洲环流器和通用原子能公司DIII-D(聚变反应堆)托卡马克真空容器也是用Inconel制造的。

Inconel 718通常用于低温储罐,井底轴杆和井口部件。


因科镍合金很难进行机械加工

因为其“快速的加工硬化特性”


由于因科镍合金具有快速加工硬化的特点,采用传统的技术首道次机加工后,加工硬化常常会使工件或第二道次加工工具发生塑性变形。


我们常说的因科镍合金难切削,就是因为这个原因。


但这并不是不能优化规避的


使用先进的刀具或其他加工工艺:


1、新型的晶须增强陶瓷刀具可用于加工镍合金,其切割速率是常规硬质合金刀具的8倍。


2、Inconel板材通常采用水切割方法来完成。


3、Inconel制作的零件也可采用选择性激光融化的方法来实现。


合理安排工艺流程:


1、可将大部分机加工工作在工件固溶处理后完成,仅将最后加工道次放在时效硬化后进行。


2、对于时效硬化的Inconel,例如对于718合金,机加工时使用硬质合金刀具,应采用重进刀低切削速度,尽可能减少加工道次


3、在固溶处理状态下(对时效硬化合金),如外螺纹的加工可采用车削螺纹辊压螺纹的方式。


4、因科镍718合金通过采用感应加热到1300(704),晶粒尺寸不长大并完全时效后,也可采用辊压螺纹。

带内螺纹的孔可采用铣削螺纹,内螺纹也可采用电火花加工来实现。


PS:与机加工方法相比,镍合金零部件成形和表面处理的方法更多选择水射流,激光和研磨,因为这些方法更经济。通过选择合适的磨料硬度,磨削轮通常不受材料加工硬化的影响,并保持锐利和持久度。


因科镍合金如何连接


部分Inconel的焊接会很困难(特别是γ’相析出硬化类合金,包括X-750和我们稍后会介绍的Waspalloy)。


这是由于焊缝热影响区的开裂和合金元素显微偏析造成的,当然,如625和718等合金,在设计时就已经考虑了这些并解决了焊接问题。


最常用的焊接方法是气体保护钨极氩弧焊和电子束焊接。近几年来,脉冲微功率激光焊越来越多地被用于某些特定用途。


因科镍合金的典型牌号


Inconel 600: 固溶强化型。

Inconel 625: 耐酸,焊接性能良好。低周期疲劳625常用于波纹管。

Inconel 690: 钴含量较低,适于核能相关应用,电阻率较低

Inconel 713C: 析出硬化型镍铬基铸造合金

Inconel 718: 带有γ"相强化,焊接性能好。

Inconel 751: 添加较多铝,使其在870℃附近的高温范围有较好的抗破断强度。

Inconel 792: 添加较多铝,使其在高温下有更加耐蚀,特别适于制造燃气涡轮机。

Inconel 939: 以γ'相强化增加可焊性。

 

PS:以析出强化或时效强化为设计概念的Inconel,加铝和钛的目的,通常是为了形成金属间化合物Ni3(Ti,Al)或γ';γ'为细小立方晶胞,在高温下可有效抑制滑移与蠕变。


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