Отковци од легуре никла Отворени и затворени процеси и поређење квалитета

Ковањем се врућ метал стисне у облик, а начин на који се цеди обликује квалитет дела. Легуре никла као нпрЛегура 625, Монел 400, Легура C-276, иЛегура 718додајте изазов: остају јаки на високој температури, тако да се одупиру формирању и имају уски опсег температура где се могу безбедно радити.

Овај водич упоређује два главна пута ковања, отвореног и затвореног калупа, кроз процес, квалитет, цену и инспекцију, са првим закључком у сваком одељку и образложењем након тога. Наведене бројке потичу из објављених података произвођача и спецификација; увек потврдите вредности у односу на тренутну спецификацију и процедуре вашег добављача.

Кеи Такеаваис

• Отворено ковање обликује метал између равних или једноставних калупа поновљеним потезима, тако да одговара великим, тешким деловима или деловима мале запремине. Затворено ковање стисне метал у обликоване шупљине калупа, тако да одговара поновљивим облицима који су близу мреже.
• Легуре никла отпорне су на деформације на температури топлог рада и морају се обрадити у дефинисаном прозору: на пример, легура 625 се обрађује топло на 1650–2150 степени Ф (900–1177 степени), са тешким радом што је ближе врху тог опсега.
• Затворено ковање даје чвршће облике, боље усклађен проток зрна и мање машинске обраде; у једном објављеном примеру, скоро нето ковање са затвореном матрицом избегава око 30% запремине отворене палачинке, што је разлика у вредности од око 10-20% цене производа или више за скупе легуре на бази никла.
• Отворено ковање даје дубоку, добро обрађену структуру у великим деловима без наменског алата, али оставља више материјала за машинску обраду.
• Ниједна рута није аутоматски боља: квалитет зависи од контроле температуре, смањења, термичке обраде и инспекције. Наведите потребна својства и тестове, а не само име процеса.
• АСТМ Б564 је главна спецификација за отковке од легура никла, а његова минимална својства зависе од легуре, стања и величине пресека.

Која је разлика између отвореног и затвореног ковања?

Код отвореног ковања, загрејани метал се деформише између равних или једноставно обликованих калупа које га никада у потпуности не затварају; у затвореном ковању метал се утискује у прецизно обликоване шупљине калупа које делу дају облик.

Отворено ковање ради као ковач са веома великом пресом: радни предмет се стисне, растеже и окреће између потеза да би се извукао, узнемирио или формирао у осовине, дискове, блокове и прстенове. Коначни облик зависи од вештине оператера и планираног низа корака. Затворено ковање, које се назива и ковање са отиском, користи пар подударних калупа са урезаним обликом дела. Метал тече да испуни шупљину, са малом количином вишка која се истискује као блиц који се одсече. Трећи пут, ваљање прстена, проширује пробушени диск у бешавни прстен и често се групише са отвореним ковањем за прирубнице и кућишта.

Зашто је легуре никла теже ковати од челика?

Легуре никла је теже ковати јер задржавају високу чврстоћу на врућим радним температурама, што значи да је потребна већа сила, и зато што имају уски безбедни температурни прозор где рад на хладном може да изазове пуцање, а преврући може да оштети метал.

Легура 625 је дизајнирана да задржи снагу на високим температурама, па произвођач напомиње да је отпорна на деформације када је врућа и да јој је потребна адекватно снажна опрема. Монел 400, насупрот томе, је описан као мекши од многих челика када је врућ, али може бити трајно оштећен ако се загреје изнад 2150 степени Ф (1175 степени).

Суперлегуре као што је Аллои 718 имају још чвршћи прозор, где се пријављене температуре ковања крећу око 950–1050 степени, јер њихове фазе јачања и величина зрна оштро реагују на температуру и брзину деформације. На нижим температурама напон течења брзо расте, због чега објављене методе постављају минималну почетну температуру за ковање залиха.

Због ових ограничења, ковање легуре никла зависи од тачне контроле пећи, брзог преноса, поновног загревања када се радни комад охлади, и, за неке класе високе чврстоће, загрејаних или изотермних калупа који држе метал и умиру на сличним температурама. Гориво и мазива за пећи треба да имају мало сумпора, пошто сумпор може да направи кртост легура никла на високој температури.

Како се ковање са отвореним и затвореним калупима пореде у свим кључним димензијама?

Отворено ковање нуди флексибилност за велике и мале делове са мало алата, док ковање са затвореним калупима нуди поновљивост, ближе облике и мање машинске обраде за средње до велике запремине.

Који процес даје бољи проток зрна и механичка својства?

Затворено ковање обично даје ток зрна који прати облик дела и конзистентнија својства од комада до комада, док ковање отвореног калупа даје јаку, добро обрађену структуру у великим деловима; у оба, својства се контролишу температуром, редукцијом и топлотном обрадом више него именом процеса.

Ток зрна је правац у коме се зрна метала растежу током ковања, слично зрну у комаду дрвета. Делови су најјачи и најотпорнији на замор када ток зрна тече дуж главних оптерећења, уместо да се пресеку машинском обрадом. Затворено ковање обликује ток око контуре дела, тако да критичне карактеристике као што су прирубнице и ивице добијају непрекидан ток. Отворено ковање извлачи и узнемирава метал, чиме се рафинира груба ливена структура у дебелим пресецима, али машинска обрада сложеног дела од једноставног ковања сече преко тока.

Термичка обрада ресетује већи део структуре у легурама отпорним на корозију. АСТМ Б564 примећује да топлотна обрада или поновно жарење могу значајно променити својства у зависности од историје рада и температура, а за легуру 625 Граде 2 захтева жарење раствора на минималној температури од 2150 степени Ф (1177 степени) праћено гашењем водом или брзим хлађењем. За легуре које очвршћавају преципитацијом као што је Аллои 718, величина зрна се контролише температуром ковања и брзином деформације, са објављеним методама које достижу веома фина зрна (АСТМ 12–14) у изотермном ковању, која се затим угрушавају на око АСТМ 6–8 након жарења у суперсолвусу. Ово су контроле за ваздухопловство, али показују како процес и топлотна обрада функционишу заједно.

Колико машинске обраде и материјала сваки процес штеди или губи?

Затворено ковање скоро у облику мреже троши јефтинију легуру никла: у једном објављеном поређењу за велики диск турбине, ковањем са затвореном мамцом скоро је избегнуто око 30% запремине отворене палачинке, што је разлика која може износити 10-20% или више цене производа.

Поређење долази из патента који описује отковке великих дискова од суперлегура на бази никла, где су равна палачинка са отвореним калупом и ковање са затвореном калупом близу мреже положене преко завршног обрађеног дела. И једном и другом је потребна коначна обрада, али палачинки треба много више. Пошто легуре никла коштају много више по килограму од челика, материјал који се уклања у облику струготине је прави трошак, а дуго време машинске обраде на тврдим легурама које очвршћавају при раду доприноси томе. Уштеда је већа за сложене делове и велике запремине, а мања за једноставне облике или једнократне делове.

Једноставна формула рентабилности

Исправна количина=цена алата / уштеда по делу

Пример са хипотетичким бројевима: ако сет алата са затвореним калупом кошта 60.000 долара и штеди 150 долара по делу у материјалу и машинској обради, рентабилност је око 400 делова. Испод тога, ковање отвореног калупа може бити јефтиније; изнад њега побеђује затворена коцка. Замените бројеве стварним цитатима за свој део.

На које недостатке и ризике треба да пазите у сваком процесу?

Главни ризици су рад ван температурног прозора (пуцање или прегревање), преклопи и набори, неуједначена структура зрна и контаминација сумпором; затворена матрица повећава ризик од хабања матрице и недовољно пуњења, док отворена матрица додаје грубу или неравну структуру у лоше обрађеним зонама.

Шта АСТМ Б564 захтева за отковке од легуре никла?

АСТМ Б564 покрива отковке од многих легура никла, укључујући УНС Н04400, Н06625, Н08825, Н10276 и Н06022, и поставља минимална својства затезања која зависе од легуре, услова термичке обраде и величине пресека.

Б564 примењује било који пут ковања који се користи. Минимална својства за жарене или раствором жарене отковке су приказане у наставку као примери извучени из објављених копија спецификације. Вредности се разликују по издању и величини одељка; на пример, жарени отковци од легуре 625 до 4 ин. (102 мм) морају задовољити више минимуме од оних преко 4 до 10 ин. (254 мм), што одражава потешкоће потпуног рада и равномерне термичке обраде дебелих профила. Проверите тренутно издање за тачне захтеве.

Остале спецификације се примењују на специфичне употребе: АСТМ Б637 покрива шипку од легуре никла која се качи на падавинама, отковке и материјал за ковање за умерене и високе температуре, а АСТМ Б462 и АСМЕ Б16.5 се односе на коване прирубнице и фитинге. Ваздушни производи користе АМС спецификације као што су АМС 5662 и 5663 за легуру 718.

Како се пореде цена и време испоруке?

Отворено ковање има ниже трошкове унапред и краће време испоруке јер му је потребно мало алата за специфичне делове, док ковање са затвореним калупом има веће трошкове алата и дуже време испоруке, али нижу цену по делу по запремини.

Затворене калупе морају бити пројектоване, машински обрађене од алатног челика за врућу обраду или, за изотермно ковање, легура на бази никла, и доказане пробним отковцима. Та инвестиција се исплати када је потребно много идентичних делова. Отворено ковање избегава корак алата и може почети са гредицом или инготом, али сваки део захтева више обраде. Укупни трошкови стога зависе од количине, величине, сложености, цене легуре, трошкова обраде и ризика од отпада. Затражите понуде које укључују додатак за машинску обраду и тестирање како би поређење било на готовим трошковима.

Који процес треба да изаберете?

Изаберите отковке са отвореним калупом или прстенасто ваљане за велике, једноставне или мале делове и отковке са затвореним калупом за поновљиве, сложене делове скоро мреже у средњем до великом обиму; користите методе вруће матрице или изотермне само за легуре високе чврстоће које захтевају строгу контролу зрна.

Шта треба да наведете када наручите отковке од легуре никла?

Наведите легуре и УНС број, спецификацију производа, стање термичке обраде, величину и дозвољену обраду, потребна својства и тестове и документацију и наведите све захтеве за проток зрна или руту процеса, тако да добављач може да цитира прави процес.

Легура и УНС број (на пример УНС Н06625) и водећа спецификација, као што је АСТМ Б564.

• Стање: жарено, растворено жарено или одлежано, а за легуру 625 да ли се примењује степен 1 ​​или степен 2.
• Димензије: готови цртеж, додатак за обраду и величина пресека, јер од тога зависе својства.
• Процес: отворене, затворене или прстенасте, или потребне перформансе, као што је правац тока зрна или минимална редукција.
• Испитивање: локација и правац испитивања затезања, тврдоћа, величина зрна, ултразвучна и течна пенетрантска инспекција и испитивање корозије тамо где услуга то захтева.
• Документација: сертификати о испитивању млина, записи о термичкој обради, следљивост до топлоте и свака инспекција треће стране.

Често постављана питања

Која је разлика између отвореног и затвореног ковања?

Отворено ковање деформише метал између равних или једноставних калупа које га не затварају, што одговара великим деловима или деловима мале запремине. Затворено ковање пресује метал у обликоване шупљине калупа, дајући готово нето, поновљиве облике.

Који температурни опсег се користи за ковање Инцонел 625?

Произвођачев опсег вруће обраде за легуру 625 је 1650–2150 степени Ф (900–1177 степени), са тешким радним температурама што је могуће ближе 2150 степени Ф.

Зашто је легурама никла потребна већа сила ковања од челика?

Многе легуре никла, посебно легура 625, одржавају високу чврстоћу на врућим температурама, тако да су отпорне на деформације и потребне су снажне пресе и пажљива контрола температуре.

Који процес даје бољи проток зрна?

Затворено ковање обликује ток зрна око контуре дела и може се поновити, док ковање отвореног калупа рафинира структуру у великим пресецима. Коначна својства зависе од температуре, редукције и топлотне обраде.

Који стандард покрива отковке од легура никла?

АСТМ Б564 покрива отковке од многих легура никла, укључујући Н04400, Н06625, Н08825, Н10276 и Н06022, са минималним својствима према легури, стању и величини пресека. АСТМ Б637 покрива легуре које се стврдњавају на падавинама као што је легура 718.

Да ли је затворено ковање увек јефтиније?

Не. Штеди материјал и машинску обраду по делу, али су потребне матрице. Обично је јефтинији за средње до велике запремине и сложене облике, а отворени калуп је обично јефтинији за делове велике или мале запремине.

Може ли ковање променити отпорност на корозију?

Ковање и топлотна обрада која прати задату величину зрна и дистрибуцију фаза, тако да неправилне температуре или хлађење могу смањити отпорност на корозију. Наведите потребно стање и испитивање корозије за захтевне услуге.