Inconel 718 มีข้อเสียอะไรบ้าง?
Inconel 718 เป็นซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีส่วนผสมจากนิกเกิล-เหล็ก-โครเมียมประสิทธิภาพสูง พัฒนาขึ้นโดย Eiselstein จาก Inconel ในช่วงปลายทศวรรษ 1950 เพื่อใช้ในเครื่องยนต์กังหันแก๊ส มีส่วนช่วยอย่างมากในการตอบสนองความต้องการของเครื่องยนต์กังหันก๊าซขั้นสูง มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการบินและอวกาศเนื่องจากมีความสามารถในการเชื่อมที่ดีและมีคุณสมบัติทางกลที่เหนือกว่าเกรดซูเปอร์อัลลอยด์อื่นๆ ความแข็งแรงทางความร้อนสูงของโลหะผสม Inconel 718 ส่วนใหญ่ได้มาจากการตกตะกอนของเฟสไพรม์-[Ni3Ti, Ni3Al)] และไพรม์คู่-[Ni3Nb] General Electric ใช้โลหะผสม Inconel 718 ร้อยละ 34 ในเครื่องยนต์ CF6 ของเครื่องบินโบอิ้ง 787 ซึ่งใช้ในการผลิตส่วนประกอบเครื่องยนต์การบินและอวกาศ มันถูกใช้ในชิ้นส่วนร้อนของจรวดและกังหันก๊าซ เช่น ใบมีด จาน และปลอกในบริเวณแรงดันสูงของคอมเพรสเซอร์และจาน เช่นเดียวกับใบพัดบางส่วนในชิ้นส่วนกังหันที่มีความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง คุณสมบัติการคืบและการแตกร้าวของความเค้นที่ดีเยี่ยม . ความต้านทานการกัดกร่อนที่ร้อนที่ดีและความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันเป็นข้อกำหนดหลัก มันเกี่ยวข้องกับวิธีการเสริมกำลังสองวิธี: การเสริมสารละลายของแข็ง (อะตอม Fe, Cr, Mo, Nb แทนที่ Ni ในเมทริกซ์ Ni) และการตกตะกอนที่เสริมความแข็งแกร่งของ ′และ″ ตกตะกอน ที่อุณหภูมิใกล้ถึง 650 องศา Nb จะรวมกับ Ni ทำให้เกิดเฟส ″ (Ni3Nb) ซึ่งให้คุณสมบัติทางกลที่ดีเยี่ยมที่อุณหภูมิสูงมาก
เพื่อที่จะปรับปรุงประสิทธิภาพ สมรรถนะภาคสนาม และลดการบำรุงรักษาเครื่องยนต์กังหันก๊าซอุตสาหกรรมอย่างต่อเนื่อง จำเป็นต้องมีการใช้โลหะผสม Inconel 718 อย่างกว้างขวาง พวกเขาสามารถทนต่อความเครียดที่มากขึ้นที่อุณหภูมิสูงถึง 650 องศาเป็นระยะเวลานาน ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ในการใช้ในเทคโนโลยีเครื่องยนต์กังหันก๊าซขั้นสูง หลังจากปี 1950 ยุคของเครื่องยนต์ไอพ่นและจรวดเริ่มต้นขึ้น และมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาเครื่องยนต์แรงขับสูง หากไม่มีซูเปอร์อัลลอยด์ที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก เครื่องบินจะบินได้โดยใช้กำลังน้อยลงและด้วยความเร็วที่ช้าลง วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการเร่งความเร็วของเครื่องยนต์อากาศยานคือการเพิ่มอุณหภูมิในการทำงาน มันถูกจำกัดด้วยความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงของโลหะที่ใช้สำหรับส่วนประกอบเครื่องยนต์การบินและอวกาศ จะต้องมีความแข็งกว่าและทนทานต่อการกัดกร่อน ออกซิเดชัน และการเสียรูปที่อุณหภูมิสูง วัสดุส่วนใหญ่จะเกิดการเร่งการคืบที่อุณหภูมิ 30-40% ของจุดหลอมเหลว ตัวอย่างเช่น โลหะผสมไทเทเนียมคืบคลานอย่างรวดเร็วเหนือ 360 องศา ซูเปอร์อัลลอย Inconel 718 มีความต้านทานการคืบที่ดีเยี่ยม ดังนั้นจึงสามารถใช้ได้ที่อุณหภูมิสูงถึง 860 องศา ซึ่งอยู่เหนือจุดหลอมเหลว 70% (Tm=1430 องศา ) ในช่วงสองทศวรรษที่ผ่านมา แรงขับเคลื่อนของเครื่องยนต์กังหันแก๊สเพิ่มขึ้น 60 เปอร์เซ็นต์ ในขณะที่อัตราการใช้เชื้อเพลิงลดลง 20 เปอร์เซ็นต์ มันขยายขีดจำกัดการทำงานของซูเปอร์อัลลอยด์เป็น 1300 องศา ซึ่งมีส่วนทำให้เครื่องยนต์ไอพ่นทรงพลัง
การเชื่อมมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศในการผลิตส่วนประกอบเครื่องยนต์อากาศยาน การแข่งขันที่รุนแรงในตลาดการบินและอวกาศทำให้ผู้ผลิตต้องปรับเปลี่ยนกระบวนการผลิต ดังนั้นการออกแบบส่วนประกอบโครงสร้างและเครื่องจักรกลขนาดใหญ่ใหม่ เพื่อหลีกเลี่ยงกระบวนการหล่อและการตัดเฉือนที่มีราคาแพง และการขนส่งจากซัพพลายเออร์ไปยังผู้ผลิตในภายหลัง การปรับปรุงในการออกแบบและการผลิตส่วนประกอบโครงสร้างคือการสร้างโครงสร้างย่อยและเชื่อมต่อเข้าด้วยกันผ่านกระบวนการเชื่อมขั้นสูงที่เหมาะสม นอกจากนี้ การซ่อมแซมการเชื่อมส่วนประกอบของเครื่องยนต์การบินและอวกาศกำลังมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากเป็นการยืดอายุเครื่องยนต์และลดต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนส่วนประกอบ กระบวนการเชื่อมอาร์กทังสเตนแก๊ส (GTAW) ใช้สำหรับการเชื่อมโลหะผสม Inconel 718 โดยเฉพาะ เนื่องจากมีข้อต่อที่สะอาด แม่นยำ และมีคุณภาพสูง มีราคาถูก มีสภาพแวดล้อมการประชุมเชิงปฏิบัติการที่เป็นมิตร และเหมาะสำหรับงานเชื่อมนอกสถานที่มากกว่า อย่างไรก็ตาม ยังมีข้อเสียอยู่บางประการ เช่น การป้อนความร้อนสูงและการเจาะทะลุของการเชื่อมที่ต่ำกว่า เนื่องจากมีคอลัมน์อาร์กที่กว้างกว่า ส่งผลให้เกิดรูพรุนจากก๊าซชีลด์ที่ติดอยู่ การบิดเบี้ยว และความเร็วในการเชื่อมที่ช้าลง นอกจากนี้ การเชื่อมแผ่นบางยังทำให้ยากต่อการสร้างข้อต่อที่ดีและปราศจากข้อบกพร่อง โลหะผสมอินโคเนล 718 มีความเสี่ยงต่อปัญหาทางโลหะวิทยาหลายอย่างในระหว่างการเชื่อมฟิวชัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการแยกไนโอเบียมและการพัฒนาเฟส Laves ที่มีเครือข่ายหยาบกว่าในโซนฟิวชัน (FZ) ทำให้คุณสมบัติทางกลของรอยเชื่อมเสื่อมลงอย่างมาก นอกจากนี้ การทำให้เป็นของเหลวในเฟสที่อุดมด้วยไนโอเบียมในเขตรับผลกระทบความร้อน (HAZ) สามารถนำไปสู่ปัญหารอยแตกขนาดเล็กได้ โลหะเชื่อมที่เชื่องช้าของโลหะผสม Inconel 718 จะไม่หลุดหรือเปียกเหมือนเหล็กคาร์บอนและโลหะเชื่อมสแตนเลส จึงเกิดข้อบกพร่องในการเชื่อมต่างๆ เช่น รูขุมขน รอยแตกร้าวจากการแข็งตัว เป็นต้น
