Hướng dẫn đầy đủ về dập kim loại Inconel 718: Quy trình và ứng dụng

Inconel 718 là siêu hợp kim niken-crom hiệu suất cao. Nó nổi bật với độ bền đáng kinh ngạc và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ rất cao.

Quá trình tạo ra các sản phẩm dập kim loại inconel 718 đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các thành phần thiết yếu, bền lâu cho nhiều ngành công nghiệp. Làm việc với vật liệu này mang lại nhiều thách thức đòi hỏi kiến ​​thức chuyên môn, tương tự như những gì cần thiết cho quá trình dập inconel 625. Hướng dẫn này đề cập đến các đặc tính của vật liệu, cách dập, điều gì khiến vật liệu này khó gia công và nơi sử dụng.

Một thử thách độc đáo

Dập Inconel 718 khác rất nhiều so với làm việc với kim loại thông thường. Các đặc tính cơ bản của vật liệu làm cho nó phức tạp khi làm việc. Bạn cần hiểu các đặc điểm này để tạo ra các bộ phận thành công.

Nhóm siêu hợp kim Inconel được biết đến là có khả năng hoạt động tốt trong điều kiện khắc nghiệt và Inconel 718 thể hiện rõ điều này.

• Năng suất cao & Độ bền kéo: Khi được xử lý nhiệt đúng cách, Inconel 718 có độ bền kéo khoảng 1375-1400 MPa. Điều này có nghĩa là bạn cần máy ép và dụng cụ mạnh hơn nhiều để có thể chịu được lực lớn.

• Tốc độ làm cứng đặc biệt: Vật liệu nhanh chóng trở nên cứng hơn khi được định hình trong quá trình dập. Điều này gây áp lực cực lớn lên các công cụ và khuôn, khiến chúng bị mòn nhanh hơn.

• Khả năng chịu nhiệt độ cao: Mặc dù điều này giúp ích cho mục đích sử dụng cuối cùng, khả năng duy trì độ bền ở nhiệt độ cao của vật liệu tạo ra rất nhiều nhiệt trong quá trình tạo hình. Nhiệt này có thể phá vỡ chất bôi trơn và làm giảm tuổi thọ của dụng cụ.

• Khả năng chống ăn mòn: Đặc tính này làm cho Inconel 718 trở nên thiết yếu trong môi trường hóa chất và hàng hải khắc nghiệt, đó là lý do tại sao nó thường được sử dụng cho các bộ phận dập.

Quy trình dập kỹ thuật

Việc tạo thành Inconel 718 thành công đòi hỏi phải có kế hoạch cẩn thận để xử lý bản chất khó khăn của vật liệu. Mỗi bước đều quan trọng, từ thiết kế công cụ đến lựa chọn chất bôi trơn phù hợp.

Dụng cụ và vật liệu

Thép dụng cụ thông thường không phù hợp với Inconel 718. Khuôn phải được làm từ vật liệu rất bền, chống mài mòn như thép dụng cụ tiên tiến (D2, M4) hoặc thường xuyên hơn là chèn cacbua vào những điểm dễ bị mài mòn.

Thiết kế dụng cụ cần có đường cong mịn và bề mặt được đánh bóng cao để giảm ma sát, chống dính và giúp vật liệu chảy trơn tru trong quá trình tạo hình.

Lựa chọn báo chí

Máy ép cơ học hoặc thủy lực hạng nặng là cần thiết. Lực lớn cần thiết để cắt và định hình Inconel 718 đòi hỏi máy ép có tải trọng lớn và khung rất cứng để giảm thiểu uốn cong dưới áp lực.

Máy ép servo có khả năng kiểm soát tốc độ và thời gian tốt hơn, giúp quản lý nhiệt và cải thiện chất lượng sản phẩm.

Bôi trơn quan trọng

Bôi trơn có thể là phần quan trọng nhất của quá trình. Chất bôi trơn thông thường sẽ hỏng gần như ngay lập tức.

Theo kinh nghiệm của chúng tôi, việc bôi trơn kém thường gây ra lỗi trong quá trình dập inconel 718. Thành công phụ thuộc vào việc sử dụng chất bôi trơn áp suất cao, chẳng hạn như dầu clo hóa hoặc lưu huỳnh nặng, hoặc áp dụng lớp phủ bôi trơn màng khô tiên tiến lên kim loại trước khi dập.

Các chất bôi trơn này tạo ra một lớp rào cản mạnh giúp Inconel không dính vào bề mặt khuôn dưới áp suất và nhiệt độ cực cao.

Hoạt động sau khi đóng dấu

Các bộ phận làm từ Inconel 718 thường được dập khi kim loại ở trạng thái mềm hơn. Sau khi tạo hình, chúng cần được xử lý nhiệt—ủ dung dịch tiếp theo là làm cứng theo tuổi—để phát triển toàn bộ độ bền của chúng.

Vượt qua những thách thức hàng đầu

Chuẩn bị và giải quyết các vấn đề thường gặp là chìa khóa cho quy trình dập inconel 718 ổn định và tiết kiệm chi phí. Cấu trúc vật liệu thay đổi đáng kể trong quá trình tạo hình, dẫn đến các vấn đề có thể dự đoán được.

Thử thách	Nguyên nhân gốc rễ	Giải pháp đã được chứng minh
Dụng cụ bị mòn và hỏng nghiêm trọng	Chịu được sự mài mòn và làm việc cực độ từ hợp kim niken.	Sử dụng dụng cụ cacbua cao cấp, phủ lớp phủ PVD/CVD (TiN, TiAlN) lên bề mặt dụng cụ và giảm tốc độ ép để kiểm soát nhiệt.
Sự hồi phục không thể đoán trước	Vật liệu có độ đàn hồi và độ bền cao.	Kết hợp uốn cong quá mức vào thiết kế khuôn, thêm các trạm đúc hoặc cài đặt hoặc sử dụng máy ép servo để kiểm soát hành trình chính xác ở điểm chết dưới cùng.
Bề mặt bị trầy xước và hoàn thiện kém	Vật liệu bám dính vào bề mặt dụng cụ dưới áp suất cao.	Đánh bóng bề mặt dụng cụ đến độ sáng bóng như gương (SPI A1/A2), sử dụng chất bôi trơn chuyên dụng có áp suất cao và duy trì khe hở khuôn chính xác.

Inconel 718 so với 625

Mặc dù cả hai đều là hợp kim niken hàng đầu, Inconel 718 và Inconel 625 có những điểm khác biệt chính ảnh hưởng đến việc lựa chọn loại nào để dập. Dập Inconel 625 có những thách thức riêng, mặc dù chúng có phần khác so với 718.

Các đặc tính vật liệu được xác định bởi các tổ chức khoa học vật liệu hàng đầu như ASM International sẽ hướng dẫn việc lựa chọn giữa hai hợp kim này.

Tính năng	Inconel 718	Inconel 625
Sức mạnh chính	Có khả năng chịu được thời tiết, độ bền cơ học và độ cứng vượt trội.	Được gia cố bằng dung dịch rắn, có khả năng chống ăn mòn và oxy hóa vượt trội.
Khả năng định hình	Khó hơn; thể hiện tốc độ làm việc tăng độ cứng cao hơn.	Dẻo hơn và dễ định hình hơn 718.
Căng thẳng dụng cụ	Cực kỳ cao	Cao, nhưng thường thấp hơn mức 718.
Ứng dụng điển hình	Các bộ phận kết cấu chịu ứng suất cao (ví dụ: đĩa tua-bin, chốt).	Các bộ phận dễ bị ăn mòn (ví dụ: bình xử lý hóa chất, ống thổi).

Trong khi Inconel 718 được lựa chọn vì độ bền tối ưu của nó thì các dự án đòi hỏi sự cân bằng giữa độ bền và khả năng chống ăn mòn đặc biệt thường sử dụng Inconel 625 .

Ứng dụng & Nghiên cứu trường hợp

Các tính chất độc đáo của Inconel 718 làm cho các thành phần dập của nó trở nên thiết yếu trong các ngành công nghiệp mà nguy cơ hỏng hóc là không thể tránh khỏi.

• Hàng không vũ trụ & Quốc phòng: Linh kiện động cơ phản lực, phớt tua-bin, chốt chịu áp suất cao và tấm chắn nhiệt.
• Năng lượng và sản xuất điện: Các bộ phận tua bin khí, phần cứng lò phản ứng hạt nhân và bu lông chịu nhiệt độ cao.
• Xử lý hóa học: Van, máy bơm và phụ kiện chịu ứng suất cao tiếp xúc với môi trường ăn mòn ở nhiệt độ cao.

Nghiên cứu tình huống: Aerospace Bracket

Một khách hàng cần một giá đỡ động cơ nhẹ, chắc chắn để hoạt động dưới áp lực và nhiệt độ cực cao. Bộ phận này ban đầu được chế tạo bằng phương pháp gia công CNC tốn kém và chậm từ một khối rắn.

Chúng tôi đã tạo ra một giải pháp sử dụng quy trình dập khuôn inconel 718 nhiều giai đoạn. Hoạt động này sử dụng dụng cụ chèn cacbua trong máy ép servo 800 tấn, kết hợp với chất bôi trơn màng khô đặc biệt.

Kết quả là một bộ phận hoàn thiện được sản xuất nhanh hơn nhiều và với chi phí thấp hơn nhiều. Quá trình dập cũng tạo ra dòng chảy hạt có lợi, giúp bộ phận này bền hơn so với phiên bản gia công.

Bằng cách nắm vững tính phức tạp của siêu hợp kim này, chúng tôi cung cấp các linh kiện mạnh mẽ, đáng tin cậy và tiết kiệm chi phí cho các ứng dụng khắt khe nhất trên thế giới.