Gaz Türbinleri için Yüksek Sıcaklık Alaşımlı Dövmeler: Malzeme Sınıfları ve Kalite Gereksinimleri

Bir gaz türbini diski, sıradan çeliği yumuşatabilecek sıcaklıklarda on milyonlarca döngü boyunca döner. Parça yalnızca alaşım kadar iyidir ve en az onun kadar önemli olan dövme, ısıl işlem ve arkasındaki muayene kadar iyidir.

Bu kılavuz, türbin dövmelerinde kullanılan nikel süper alaşım kalitelerini kapsar -İnkonel 718, Waspaloy, Rene 41, X-750, 706, 625 ve Hastelloy X - ve havacılıkta dövme dövmeyi benzer bir çubuktan ayıran kalite gereklilikleri (ASTM ve AMS kaliteleri, dövme azaltma, tane akışı, NDT ve izlenebilirlik).

Türbin dönen parçaları için neden döküm veya plaka yerine dövme malzemeler seçiliyor?

Dövme türbin diski veya şaftı, dövme işleminin tane akışını gerilim yolu ile hizalaması ve %100 hacimsel incelemenin parçanın dahili olarak sağlam olduğunu kanıtlamasına imkan vermesi nedeniyle seçilmiştir; bu iki şey, dökümün, yorulma açısından kritik bir bileşen için aynı maliyet ve riskle sağlayamayacağı iki şeydir.

Türbin diski, her start-stop'ta düşük döngülü yorgunluk, bıçak geçişinden dolayı yüksek döngülü yorgunluk ve sabit merkezkaç yükü gören dönen bir kütledir. Döküm, ağa yakın karmaşık bir şekil üretebilir, ancak kaba, eş eksenli taneciği ve olası büzülme gözenekliliği, yorulma ve ultrasonik muayene edilebilirlik açısından zayıf noktalardır. Açık kalıpta ve kapalı kalıpta dövme, döküm dendritik yapıyı kırar, taneyi inceltir ve kontrollü deformasyon yoluyla tane akışını jant ve delik çevresinde gerilimin en yüksek olduğu yere yönlendirir. Bu işlenmiş tane yapısı aynı zamanda sonraki ultrasonik testi anlamlı kılan şeydir: temiz bir dövme temiz, okunabilir bir UT izi verir.

Şekil vermek için kesilen plaka veya çubuk her iki açıdan da kayıptır: damar, konturu takip etmek yerine doğrudan kesit boyunca ilerler ve malzeme, dövme işleminde olduğu gibi işlenmez. Muhafazalar ve kanallar gibi statik, düşük gerilimli donanımlar için plaka ve levha ortak kalır - ilgili notlarımıza bakınHastelloy XVeİnkonel 625sıcak bölümde.

Gaz türbini dövmelerinde hangi nikel süper alaşımları kullanılır?

Türbin dövme ailesi, çökeltmeyle sertleştirilmiş disk/şaft alaşımlarına (Inconel 718, Waspaloy, Rene 41, X-750, 706, Incoloy 901) ve katı çözelti kasa/yanma odası alaşımlarına (Inconel 625, Hastelloy X) ayrılır; bunların her biri bir sıcaklık bandına ve bir parçaya uygundur.

Sıcaklıkta yüksek mukavemete ihtiyaç duyan dönen parçalar, gama-prime (gamma') veya gamma-double-prime (gamma'') çökeltmeyle sertleştirilmiş nikel alaşımlarını kullanır. Şekillendirilebilirlik, oksidasyon direnci ve orta düzeyde dayanım gerektiren yapısal ve sıcak kesitli parçalarda katı çözelti alaşımları kullanılır. Tablo, yaygın dövme kalitelerini yaptıkları işe göre gruplandırmaktadır.

Gaz türbinlerinde kullanılan nikel süper alaşım dövme kaliteleri

Inconel 718'i güçlü türbin-disk alaşımı yapan şey nedir?

Inconel 718 yerini alıyor çünkü gama-çift prime çökeltisi çok yüksek mukavemet sağlıyor ancak yavaş oluşuyor, bu nedenle alaşım gerinim yaşı çatlaması olmadan kaynak yapıyor ve kalın bölümler boyunca eşit şekilde yaşlanıyor - tam olarak büyük bir disk veya şaftın ihtiyaç duyduğu şey.

718 bir Ni-Cr-Fe-Nb-Mo süper alaşımıdır, UNS N07718 (W.Nr 2.4668), kabaca %50-55 nikel, %17-21 krom, denge olarak demir, %4.75-5.50 niyobyum artı tantal, %2.80-3.30 molibden, %0.65-1.15 titanyum içerir ve %0,20-0,80 alüminyum; karbon %0,08 ile sınırlandırılmıştır. Gücü esas olarak daha küçük bir gama' (Ni3(Al,Ti)) katkısıyla birlikte vücut merkezli-dörtgen gama-çift-asal faz Ni3Nb'den gelir. Yoğunluk 8,19 g/cm3'tür.

Çözeltiye tabi tutulmuş ve eskitilmiş durumda 718, 1276 MPa (185 ksi) minimum gerilme mukavemetine ve en az %12 uzamayla (AMS 5662) %0,2 verim 1034 MPa'ya (150 ksi) ulaşır ve 700 C'ye kadar kısa vadeli kapasitesi ile yaklaşık 650 C'ye (1200 F) kadar sürekli kriyojenik sıcaklıklardan faydalı mukavemeti korur. (1290 F). Yaklaşık 700°C'nin üzerinde gama-çift-asal kabalaşır ve tutarsız delta fazına dönüşür ve alaşım avantajını kaybeder.

Inconel 718 dövme verileri (UNS N07718, AMS 5662 / ASTM B637'ye göre)

Gama-çift prime çökelmesi yavaş olduğundan, 718 çözeltiyle işlenmiş durumda kaynaklanabilir ve Waspaloy ve Rene 41 gibi gama-prime alaşımlarını etkileyen gerinim yaşı çatlaması olmadan daha sonra yaşlandırılabilir. Bu kaynaklanabilirlik ve tekdüze kesit tepkisi, 718'in kuyu başı donanımından roket turbo pompalarına ve tabii ki türbin diskleri ve şaftlarına kadar seçilmesinin nedenidir. Bizimkilere bakınInconel 718 malzeme özelliklerisayfa veHavacılıkta Inconel 718daha fazlası için.

Waspaloy diskler ve miller için ne zaman 718'den daha iyi bir seçimdir?

Parça yaklaşık 620-650 C'nin üzerinde çalıştığında ve 718'in sağlayamayacağı sürünme-kopma ömrüne ihtiyaç duyduğunda Waspaloy'u (UNS N07001) seçin; Oda sıcaklığında en yüksek dayanıma ve yaklaşık 650 C'nin altında kolay kaynaklanabilirliğe ihtiyaç duyduğunuzda 718'i seçin.

Waspaloy, nikel-krom-kobalt, gama-prime ile güçlendirilmiş bir süper alaşımdır: yaklaşık %58 nikel, %18-21 krom, %12-15 kobalt, %3,5-5,0 molibden, %2,75-3,25 titanyum ve %1,20-1,60 alüminyum, %2 demir başlıklı. Kobalt ve molibden katı çözelti mukavemeti sağlar; titanyum ve alüminyum, yüksek sıcaklık mukavemeti taşıyan gama-asal Ni3'ü (Al,Ti) çökeltir. Gama-asal, 718'i güçlendiren gama-çift-asaldan çok daha kararlıdır, bu nedenle Waspaloy, faydalı gücü dönen parçalarda yaklaşık 650 C'ye (1200 F) ve daha düşük gerilimli statik parçalarda yaklaşık 870 C'ye (1600 F) kadar korur ve sürünme kopma mukavemeti, kabaca 620-650 C'nin üzerinde 718'i geçer.

Ticaret iki yönlüdür. Waspaloy'un yaşlandırılmış minimum gerilmesi yaklaşık 1441 MPa'dır (209 ksi), %0,2 verim yaklaşık 1076 MPa'dır (156 ksi) - oda sıcaklığında 718'den düşüktür - ve gama prime özelliği onu gerinim yaşı çatlamasına yatkın hale getirir, dolayısıyla kaynak yapmak daha zordur. Tipik bir üç aşamalı ısıl işlem, yaklaşık 1080 C'de (1975 F) 4 saat boyunca havayla soğutulan çözeltidir; 4 saat boyunca yaklaşık 845°C'de (1550°F) stabilize edin, havayla soğutun; daha sonra yaklaşık 760 C'de (1400 F) 16 saat bekletilir, havayla soğutulur (yürürlükteki AMS salınımına göre tam döngüyü doğrulayın). Spesifikasyonlar ASTM B637 ve AMS 5704/5706/5708 serisidir.

Dövme türbinler için Inconel 718 ve Waspaloy karşılaştırması

Katı çözelti alaşımları sıcak bölüme nasıl hizmet eder?

Inconel 625 ve Hastelloy X yaşlandırmayla sertleştirilmemiştir, bu nedenle en yüksek mukavemeti şekillendirilebilirlik ve oksidasyon/korozyon direnci ile değiştirirler; bu da muhafazaların, halkaların, contaların ve yanma odası donanımının tam olarak ihtiyaç duyduğu şeydir.

Katı çözelti güçlendirmesi, çökeltilmiş bir fazdan ziyade çözünmüş molibden, niyobyum ve kromdan gelir, dolayısıyla bu alaşımlar sünek ve kaynaklanabilir kalır ve büyük veya ince şekillerde şekillendirilebilir. Inconel 625 (UNS N06625: Ni dengesi, %20-23 Cr, %8-10 Mo, %3,15-4,15 Nb) yaklaşık 650 C'ye kadar kasalar, halkalar, contalar ve kanallar için standart seçimdir ve klorür çukurlaşması direnci deniz ve açık deniz türbinlerinde bir avantajdır.

Hastelloy X (UNS N06002: Ni dengesi, %20,5-23 Cr, %17-20 Fe, %8-10 Mo, %0,2-1,0 W) yakıcıyı taşır: yaklaşık 870 C'ye (1600 F) oksidasyon direncinin güçten daha önemli olduğu gömlekler, geçiş kanalları ve art yakıcı donanımı. Dövme stoğu ve her ikisinin de dövmeleri ASTM B564 kapsamındadır; Inconel 625 B564 dövme ve Hastelloy X sayfalarımıza bakın.

Nikelin ötesinde: türbinin yaklaşık 900 C'nin üzerinde oksidasyon direncine ihtiyaç duyduğu durumlarda, UNS R30188 (lantanlı kobalt-nikel-krom-tungsten) gibi kobalt bazlı alaşımlar, yanma odası ve geçiş astarları için hizmeti 980 C'ye (1800 F) kadar uzatır. Bunlar standart stok kalitesi yerine istek üzerine sağlanır.

Türbin hizmetindeki her alaşım için hangi sıcaklık sınırları geçerlidir?

Bir türbin dövmesinin 'servis sıcaklığı' tek bir sayı değildir; alaşımın gerilimdeki mukavemet sınırından ve bileşenin oksidasyon sınırından düşük olanıdır ve dönen ve statik parçalar arasında onlarca ila yüzlerce derece farklılık gösterir.

Tabloyu bir tasarım değeri olarak değil, bir planlama kılavuzu olarak kullanın. Gerilimli dönen bir parça için geçerli sınır, görev gerilimindeki sürünme kopma mukavemetidir; hafif yüklü bir yanma odası astarı için bu oksidasyondur. Kesin durum için her zaman mevcut ASME veya OEM veri sayfasına göre izin verilen gerilimi doğrulayın.

Türbin dövme alaşımları için sürekli ve kısa vadeli sıcaklık sınırları

Güçlendirme çökeltisi 718 ve gama prime alaşımları arasında nasıl farklılık gösterir?

718, yavaş oluşan ve iyi kaynaklanabilirlik sağlayan gama-çift-asal (Ni3Nb) ile güçlendirilmiştir; Waspaloy, Rene 41 ve X-750, sıcaklığa daha dayanıklı olan ancak kaynak ve onarımı zorlaştıran gamma-prime (Ni3(Al,Ti)) ile güçlendirilmiştir.

Gama-çift-asal, sıralı bir vücut merkezli dörtgen fazdır. Yavaş yavaş çekirdeklendiği ve büyüdüğü için, 718 dövme, yumuşak çözeltiyle işlenmiş durumda kaynaklanabilir ve daha sonra, gama-prime alaşımlarının kaynak sonrası yaşlanma (gerilme yaşı çatlaması) sırasında maruz kaldığı taneler arası çatlama olmadan tam dayanıma kadar yaşlandırılabilir. Gama-prime ise aksine tutarlı ve sıcaklıkta son derece stabildir, bu nedenle gama-prime alaşımları yaklaşık 620-650 C'nin üzerinde sürünme ve kopma açısından 718'den daha uzun süre dayanır - ancak kaynak pencereleri dardır ve onarımlar dikkatli bir termal kontrol gerektirir. Hem sıcaklık tavanını hem de üretim yolunu belirleyen şey nikel içeriği değil, çökelti tipidir.

Hangi dövme işlemi kütüğü türbin diskine dönüştürür?

Türbin diskleri, yeniden eritilmiş kütükten açık kalıpta veya kapalı kalıpta dövme (çoğunlukla 718 izotermal dövme) yoluyla yapılır; dövme sıcaklığı, ince tane için delta solvus'un altında veya kaba tane için bunun üzerinde seçilir; bu bir kaza değil, kasıtlı bir seçimdir.

Başlangıç ​​noktası, kimyası ve temizliği ısıyla belgelenen bir VIM+ESR (veya üçlü eriyik VIM+ESR+VAR) kütüğüdür. Kütük ısıtılır ve işlenir - halkalar, bloklar ve ön kalıplar için açık kalıp; İşleme stoğunu en aza indiren net diskler için kapalı kalıpta (ve giderek izotermal) dövme. 718 için dövme aralığı kabaca 950-1150 C'dir (1750-2100 F); Türbin diskleri genellikle 1000-1025 C civarında dövülür.

Önemli bir kontrol, alt solvus ve süper solvus dövmedir. Delta (Ni3Nb) solvusunun altında dövme, yüksek mukavemet, süneklik ve düşük çevrim yorulma ömrüne sahip ince, yeniden kristalize edilmiş bir tane yapısı sağlar; çoğu 718 disk için tercihtir. Solvusun üzerinde dövme, daha iyi sürünme/kopma ömrü ve daha yavaş bekleme-yorulma çatlak büyümesi için biraz güç veren, uzun vadeli sürünmenin geçerli olduğu yerlerde kullanılan kaba taneli bir yapı sağlar. İşlemin belirlediği tane boyutu daha sonra ASTM E112'ye göre doğrulanır ve dövme işleminin kabul kaydının bir parçasıdır.

Satın alma/uçma oranı sessiz maliyet etkenidir. Hassas izotermal 718 disk, 1,3:1'e yakın bir satın alma-uçma oranına sahip olabilir (biraz hurda), büyük bir açık kalıp ön kalıbı ise makineyle uzaklaştırılan 4:1 veya daha fazla kütükten başlayabilir. Parasını ödediğiniz ancak hiçbir zaman uçmadığınız ham süper alaşım, parça fiyatının büyük bir bölümünü oluşturur; bu nedenle net dövme ve birinci sınıf malzemeden HIP'nin takip edilmeye değer olmasının nedeni budur.

Dövme türbinlerin hangi indirgeme oranına ve tane akışı gereksinimlerine ihtiyacı var?

Yaklaşık 4:1'lik bir minimum dövme azaltma oranı tipiktir; dönen parçalar için 6:1-8:1'e yükselir ve tane akışının parça konturunu takip etmesi gerekir - her ikisi de doğrulanır, varsayılmaz.

Azaltma oranı, başlangıç ​​kesitinin bitmiş kesite oranıdır. Döküm gözenekliliğini kapatacak ve külçenin dendritik yapısını parçalayacak kadar yüksek olmalıdır; ortak minimum 4:1'dir ve havacılıkta dönen parçalar sıklıkla 6:1 ila 8:1 olarak belirtilir. Ancak azaltma tek başına yeterli değildir: Çalışma yönü tahıl akışını gerilim yolu boyunca yönlendirmelidir. Kasnak gerilimiyle yüklenen bir disk kenarı, çevresel tane akışı göstermelidir; burulma ve bükülme durumundaki bir şaft eksenel akış göstermelidir. Bir makro aşındırma (aşağıya bakın) bunun kanıtıdır.

• Minimum azalma: yaklaşık 4:1 tipik; Dönen diskler ve miller için 6:1-8:1.
• Tane akışı: parçanın konturunu takip etmeli, doğrudan içinden geçmemelidir.
• Dendritik yapı: tamamen parçalanmış, merkez hattında ayrılma veya şeritlenme yok.
• Tane büyüklüğü: geçerli ASTM E112 gerekliliklerine göre kontrol edilmiş ve doğrulanmıştır.
• Çok yönlü dövme: Akışı birden fazla yönde hizalamak için karmaşık şekiller için kullanılır.

Yağışla sertleştirilmiş türbin dövme parçaları için hangi ısıl işlemler belirtilmiştir?

Yağışla sertleştirilmiş türbin dövme parçaları, çözelti işlemine tabi tutulur (ve disk alaşımları için, AMS/B637 döngüsüne kadar iki kez yaşlandırılır); Tam sıcaklıklar ve bekletmeler satın alma spesifikasyonuna yazılır ve ısıl işlem tablosuna kaydedilir.

718 tipik olarak 925-1010 C'de (1700-1850 F) solüsyona tabi tutulmuş, havayla soğutulmuş veya daha hızlı bir şekilde soğutulmuş, daha sonra çift yaşlandırılmış olarak teslim edilir: 8 saat süreyle 720 C (1325 F), fırında 620 C'ye (1150 F) soğutulur ve toplam 18 saat tutulur, ardından havayla soğutulur. Waspaloy yukarıda açıklandığı gibi bir çözelti stabilizasyon-yaşlandırma dizisi kullanır. Isıl işlem fırını döngüsü, kalite kaydının bir parçası olarak planlanır ve saklanır ve ısıl işlem gibi özel süreçlerin, uçuş açısından kritik parçalar için NADCAP akreditasyonu taşıması beklenir. Aşırı yaşlandırma veya pencere dışı bir çözüm, tane boyutunu hareket ettirebilir ve dağılımı mekanik testlerin başarısız olmasına yetecek kadar çökeltebilir, dolayısıyla döngü tartışılamaz.

Bu dövme işlemleri hangi ASTM ve AMS spesifikasyonlarına tabidir?

ASTM B637, çökeltmeyle sertleşen nikel alaşımlı çubukları, dövmeleri ve dövme stoklarını (718, X-750, 706, Waspaloy ve benzeri) yönetir; ASTM B564, daha geniş nikel alaşımlı dövme ailesini (625, 600, 825, X-750, 718, C-276 ve diğerleri) yönetir. AMS sürümleri, ısıl işlem ve test ayrıntılarını tam olarak belirtir.

ASTM kalitesinin belirtilmesi tek başına yeterli değildir; AMS veya OEM sürümü tempere, ısıl işlem döngüsüne ve kabul testlerine karar verir. Türbin dövmelerinde en çok kullanılan sürümler aşağıda listelenmiştir; Inconel 718 ASTM B637 ve Inconel 718 B564 flanş sayfalarımız sınıf düzeyinde ayrıntıyı taşır.

Gaz türbini alaşımlı dövme parçaları için temel özellikler

Türbin dövme parçaları için hangi tahribatsız testler zorunludur?

Uçuş veya güç açısından kritik bir türbin dövme işlemi, her biri adlandırılmış bir kabul sınıfına göre %100 hacimsel ultrasonik teste, yüzey penetrant veya manyetik parçacık testine ve tane akışını kanıtlamak için bir makro aşındırma işlemine tabi tutulur.

Tek bir test her şeyi göremez: temiz bir yüzey iç sağlamlığı kanıtlamaz ve temiz bir UT, işleme stoğunu veya yüzey durumunu kanıtlamaz. Üç katman tamamlayıcıdır. Tablo, her testi süper alaşım dövmelere yönelik olağan standartlarla eşleştirir.

Türbin dövme parçaları için tahribatsız muayene yığını

Başarılı bir yüzey testi iç sağlamlığı sağlamaz ve başarılı bir UT, işleme stoğunu belirlemez. En ucuz teklif genellikle fiyatın zaten gizlediği kusuru tespit edecek incelemeyi dışarıda bırakan tekliftir; bu nedenle kabul sınıfını yalnızca 'UT testli' olarak değil, adlandırın.

Tahıl akışı nasıl doğrulanır ve yorgunluk açısından neden önemlidir?

Tane akışı, temsili bir bölümün makro aşınmasıyla doğrulanır ve bu önemlidir çünkü yorulma çatlakları en az dirençli yolu takip eder - konturu takip eden bir tane akışı, çatlakları yüksek gerilimli yüzeyden uzağa yönlendirir.

Bir makro aşındırma (dövme için ASTM E381, genel olarak ASTM E340), deforme olmuş tane desenini ortaya çıkarmak için hazırlanmış bir kesiti çözer. Rapor, akış çizgilerinin disk kenarını sardığını, bir şaft boyunca eksenel olarak mı ilerlediğini yoksa kritik bir özelliği doğrudan kesip kesmediğini gösterir. Akışın kesildiği veya gerilime çapraz gittiği yerde, bu konum yorulma başlatma adayı haline gelir. Bu nedenle dövme çizimi - sadece kimya değil - gerekli akış yönünü tanımlar ve makro aşındırma, dövme işleminin bunu karşıladığının kanıtıdır.

Havacılık ve uzay kalitesinde süper alaşımlı dövme parçalar için hangi eritme uygulaması gereklidir?

Havacılık ve uzay kalitesindeki türbin dövmeleri, vakum indüksiyonlu eritme artı elektroslag yeniden eritme (VIM+ESR) ile başlar ve dönen parçalar genellikle üç kez eritilir (VIM+ESR+VAR); Erime rotası bitmiş parçadan ısıya kadar izlenebilir.

Yeniden eritme, süper alaşım dövmelere temizliğini ve merkez hattındaki ayrışmalardan ve yorulma çatlaklarını oluşturabilecek kiriş kalıntılarından kurtulmasını sağlayan şeydir. Vakum indüksiyonlu eritme, kimyayı ve çözünmüş gazları kontrol eder; elektroslag yeniden eritme külçe yapısını iyileştirir; vakumlu ark yeniden eritme (üçlü eritmedeki VAR adımı), külçe boyunca bileşimsel bütünlüğü sıkılaştırır. Isı numarası kütük, dövme ve her test kuponu ile birlikte hareket eder, böylece şüpheli bir sonuç tam olarak eriyiğe kadar takip edilebilir. Nikel alaşımına genel bakışımız, bu eriyik uygulamasının hizmet ettiği kalite ailelerini kapsar.

Süper alaşım dövmelerde hangi kusurlar ortaya çıkabilir ve bunlar nasıl önlenir?

Dövme türbinlerde önemli olan kusurlar bindirme ve katlamalar, gerinim oranlı mikro çatlaklar, segregasyon ve şeritlenme, hidrojen pulları (beyaz noktalar) ve kalıntılardır; bunların her biri indirgeme oranı, sıcaklık kontrolü ve muayene ile önlenebilir.

Süper alaşımlar affetmez: dövme sıcaklığında güçlerini korurlar, dar bir çalışma aralığına sahiptirler ve gerinim hızına duyarlıdırlar, bu nedenle yanlış sıcaklık veya rampalama mikro çatlaklara neden olur. Külçeler merkez hattı segregasyonunu ve büyük kesitlerde hidrojen pullarını (işlemede hayatta kalabilecek ve ani arızalara neden olabilecek dahili mikro çatlaklar) taşıyabilir. Önleme yığını iyi kurulmuştur.

Yaygın türbin dövme kusurları ve bunların kontrolleri

Hangi mekanik özellik testleri dövmenin spesifikasyonları karşıladığını kanıtlar?

Kabul, tamamı belirli bir kupon konumundan ve yönünden alınan minimum çekme ve sertlik testlerinin yanı sıra, görevin gerektirdiği yerlerde gerilim-kopma veya sürünme ve darbe ile kanıtlanır.

Malzeme testi raporu, ASTM E8'e göre çekme özelliklerini, ASTM E18'e göre sertliği ve - yüksek sıcaklık görevi için - ASTM E139'a göre gerilim-kopma veya sürünme verilerini ve genellikle ASTM E23'e göre Charpy darbesini kaydeder. Kritik olarak, kupon, spesifikasyon adlarının yöneliminden ve konumundan alınır (genellikle dövme işleminin bir uzantısıdır), bu nedenle sayılar, uygun bir kesinti değil, parçayı temsil eder. Tane büyüklüğü ASTM E112'ye göre, kimya ise ASTM E1473'e göre ısıya göre rapor edilir. Kimyayı geçen ancak yönlendirilmiş çekmede başarısız olan bir dövme reddedilir; test tek başına sertifika değil, kanıttır.

• Çekme: ASTM E8 (nihai, verim, uzama).
• Sertlik: ASTM E18 (genellikle ısıl işlemin doğrulanması için kullanılır).
• Gerilim kopması / sürünme: ASTM E139 (yüksek sıcaklık çalışması).
• Etki: ASTM E23 (düşük sıcaklık veya kusur toleransı durumları).
• Tane büyüklüğü: ASTM E112 (kupona özel).
• Kimya: ASTM E1473 / spectro, ısıya.

Dövme türbinlerde izlenebilirlik ve dokümantasyon nasıl ele alınır?

Bir havacılık türbini dövmesi, metali kadar evrak işleriyle de kanıtlanmıştır; ısı numarası izlenebilirliği içeren bir EN 10204 3.1 malzeme test raporu, uygunluk sertifikası, ilk ürün denetimi ve NADCAP kayıtları.

Dokümantasyon paketi, bir parçayı sessizce bozabilecek her değişkenin haritasını çıkarır: başlangıç ​​stokunun kimliği ve erime rotası, deformasyon sırası, termal kontrol, ısıl işlem çizelgeleri, düzeltme, yüzey koşullandırma, NDT sonuçları ve test kanıtları. NADCAP (Performans İnceleme Enstitüsü tarafından yönetilir), ısıl işlem ve NDT gibi özel süreçleri havacılık gereksinimlerine göre denetler ve denetim sonuçları kamuya açıktır. Bir alıcı, en azından bir MTR, bir COC ve ısıl işlem çizelgeleri ve NDT raporlarıyla desteklenen bir ilk ürün inceleme raporu beklemelidir.

• Isı numarası izlenebilirliğine sahip malzeme test raporu (MTR) - EN 10204 3.1 (tanıklı 3.2).
• Uygunluk sertifikası (COC).
• Yeni tasarımlar için ilk ürün denetimi (FAI).
• Gerçek fırın çevrimlerini gösteren ısıl işlem çizelgeleri.
• NDT, kabul kriterlerini ve sonuçlarını içeren raporlar.
• Uçuşun kritik olduğu durumlarda ısıl işlem ve NDT için NADCAP akreditasyonu.

Alıcı RFQ'da hangi kalite belgelerini talep etmelidir?

Kaliteyi, parçayı, yük yolunu, eritme yolunu, indirgeme oranını, tane akış yönünü, ısıl işlem durumunu, NDT kapsamını ve belgelerini RFQ'ya yazın ve ardından üretime çıkmadan önce ilk ürünü doğrulayın.

Belirsiz bir 'Inconel dövme' daveti, doğru görünen ve daha sonra başarısız olan bir çubuk üretir. Aşağıdaki kontrol listesi, türbin OEM'inin kullandığı kontrol listesiyle aynıdır; doğrudan bir teklif talebine kopyalanabilmesi için adımlı bir prosedür olarak çoğaltılır.

Adım 1. Sınıfı ve ürün özelliklerini tam olarak belirtin:'Inconel' yazmayın. Inconel 718'den AMS 5662'ye veya AMS 5663'e veya Waspaloy'dan AMS'ye 5708 - notu ve veren spesifikasyon her alt teste karar verir.

Adım 2. Parçayı, yük yolunu ve çalışma sıcaklığını belirtin:Disk, şaft, kasa, conta veya yanma odası donanımının her biri farklı gerilim ve sıcaklığa sahiptir; görev, alaşımı ve dövmenin takip etmesi gereken tane akış yönünü belirler.

Adım 3. Erime yolunu belirtin:Genel hizmet için VIM+ESR'yi veya dönen parçalar için VIM+ESR+VAR'ı (üçlü erime) belirtin ve orijinal eriyiğe kadar ısı numarası izlenebilirliği talep edin.

Adım 4. Dövme azaltma oranını ve tane akış yönünü ayarlayın:Minimum 4:1 azalma (dönen parçalar için 6:1-8:1) ve tahıl akışının takip etmesi gereken konturu belirtin; macroetch raporunun kanıtlaması gereken şey budur.

Adım 5. Isıl işlem koşulunu tanımlayın:Teslimat koşulunu (çözeltiye uygulanan çözüm veya çözeltiye uygulanan ve AMS/B637 döngüsüne kadar eskitilen) ve bunu kimin gerçekleştirip onayladığını belirtin.

Adım 6. NDT kapsamını ve kabul sınıfını ayarlayın:AMS 2154 Sınıf AA'ya (veya ASTM A388 / E2375), yüzey PT'ye (ASTM E165) veya MT'ye (ASTM E1444) göre %100 ultrasonik test ve ASTM E381 / E340'a göre bir makro aşındırma gerektirir; her biri için kabul düzeyini adlandırın.

Adım 7. Dokümantasyon paketini isteyin:Parçanın uçuş açısından kritik olduğu özel işlemler için NADCAP akreditasyonuyla birlikte bir EN 10204 3.1 MTR, uygunluk sertifikası, ilk ürün muayene raporu, ısıl işlem çizelgeleri ve NDT raporları talep edin.

Belirli bir türbin parçası için doğru alaşımı ve spesifikasyonu nasıl seçersiniz?

Alaşımı sıcaklık bandına göre seçin ve 650 C'ye kadar genel diskler/şaftlar için - 718, 650 C'nin üzerindeki sürünmenin geçerli olduğu durumlarda Waspaloy veya Rene 41, kasalar ve yanma odası için 625 veya Hastelloy X yükleyin - ardından yalnızca ticari adı değil, ASTM derecesini ve AMS sürümünü adlandırın.

Karar, sıcaklık, stres ve üretilebilirliğin üç yönlü bir uyumudur. Yüksek mukavemet ve kaynaklanabilirlik ihtiyaçları olan yaklaşık 650 C'nin altında, varsayılan değer 718'dir. Dönen bir parçanın 620-650 C üzerindeki sürünmeyle yönetildiği durumlarda Waspaloy'a, en sıcak gerilimli sac/dövme parçalar için ise Rene 41'e geçin.

Muhafazalar, halkalar, contalar ve kanallar katı çözüm 625'i kullanır; yanma odası gömlekleri Hastelloy X kullanır. Daha sonra her seçim bir spesifikasyona çözümlenir: 718'den ASTM B637 / AMS 5662'ye, Waspaloy'dan ASTM B637 / AMS 5708'e vb. Inconel ve Hastelloy ailesi sayfalarımız bu seçimlerin arkasındaki stok derecelerini listelemektedir.

Türbin parçasına göre alaşım seçimi kılavuzu

Süper alaşım türbin dövmelerinin maliyet ve teslim süresi nelerdir?

Türbin dövmesinin fiyatı, kilogram başına çubuk fiyatına göre değil, alaşım primi, satın alma-uçma oranı, eritme rotası, NDT kapsamı ve işlemeye göre belirlenir.

Nikel süper alaşımları, karbon veya paslanmaz çeliğe göre çok daha pahalıdır; dolayısıyla ödediğiniz ancak hiçbir zaman uçmayacağınız kütle, maliyetin üzerindedir. Üçlü eritme, %100 AA Sınıfı UT, makro aşındırma ve tam dokümantasyon paketi gerçek maliyeti artırır ancak parçanın nitelikli olduğunun kanıtıdır. Kütük eritme, dövme yeniden ısıtma, ısıl işlem ve NDT'den elde edilen teslim süresi yığınları, üstte kapalı kalıp veya izotermal takımlarla planlanır; büyük veya uçuş açısından kritik parçalar için daha uzun, haftalar veya aylar için plan yapın. Sıkı, doğru spesifikasyonlara ve ağa yakın bir rotaya göre satın almak aslında hem maliyeti hem de programı kontrol eden şeydir.

Dövme ürün dünyasıyla karşılaştırma yapmak gerekirse, ASME B16.11 dövme bağlantı parçaları ve dövme boru bağlantı parçaları sayfalarımız daha küçük dövme bileşenleri kapsar ve Incoloy 800H / 800HT sayfalarımız makinenin daha sıcak, daha düşük gerilimli bölgelerinde kullanılan yüksek sıcaklık dövme alaşımlarını kapsar.

Sıkça Sorulan Sorular

En yaygın olanları Inconel 718 diskler, miller, bıçaklar, contalar ve halkalardır; Daha sıcak bölümler için Waspaloy ve Rene 41 rotor diskleri ve milleri; Inconel X-750 bıçaklar, cıvatalar ve yaylar; ve katı çözeltili Inconel 625 kasalar, halkalar ve contaların yanı sıra Hastelloy X yanma odası gömlekleri ve geçiş kanalları. Kalite ayrıntıları için Inconel 718 ve Hastelloy X'e bakınız.

Dövmeler için Inconel 718 ve Waspaloy arasındaki fark nedir?

718, gamma-double-prime (Ni3Nb) ile güçlendirilmiştir ve oda sıcaklığında en yüksek mukavemeti ve yaklaşık 650 C'ye kadar kolay kaynaklanabilirlik sağlar; Waspaloy gama-prime (Ni3(Al,Ti)) ile güçlendirilmiştir ve sürünme kopma mukavemetini yaklaşık 620-650 C'nin üzerinde, statik parçalar için 870 C'ye kadar tutar, ancak kaynak yapılması daha zordur. Her ikisi de ASTM B637 kapsamındadır.

Inconel 718 türbin dövmesi hangi sıcaklığa dayanabilir?

Inconel 718 sürekli olarak yaklaşık 650 C'ye (1200 F) kadar ve kısa sürelerle 700 C'ye (1290 F) kadar kullanılır. Yaklaşık 700°C'nin üzerinde gama-çift-asal çökeltisi kabalaşır ve delta fazına dönüşür ve alaşım mukavemet avantajını kaybeder.

ASTM B637 neleri kapsar?

ASTM B637, Inconel 718, X-750, 706 ve Waspaloy dahil olmak üzere yüksek sıcaklıkta hizmete yönelik çökeltmeyle sertleşen nikel alaşımlı çubuklar, dövme parçalar ve dövme stoklarına yönelik spesifikasyondur. Yardımcı AMS sürümleri (örneğin 718 için AMS 5662, Waspaloy için AMS 5708) tam ısıl işlem ve test ayrıntılarını belirler.

ASTM B564 neyi kapsar?

ASTM B564, genel korozyona ve ısıya dayanıklı hizmet için nikel alaşımlı dövmeleri daha geniş bir şekilde kapsar - Inconel 625, 600 ve X-750, Hastelloy X ve C-276, Incoloy 825, Monel 400 ve diğerleri -. Katı çözelti türbin dövme stoğu ve dövme parçaları için olağan spesifikasyondur.

Türbin diski dövmesinde tane akışı neden önemlidir?

Yorulma çatlakları en az dirençli yolu takip eder, dolayısıyla disk konturunu takip eden tane akışı çatlakları yüksek gerilimli yüzeyden uzaklaştırır. ASTM E381 / E340'a göre bir makro aşındırma, akışın çizimle eşleştiğinin ve akış yönünün dövme üzerinde belirtildiğinin, varsayılmadığının kanıtıdır.

Türbin dövmesi için hangi indirgeme oranına ihtiyaç vardır?

Yaklaşık 4:1'lik bir minimum dövme azaltımı tipiktir ve diskler ve şaftlar gibi dönen parçalar, döküm dendritik yapıyı kırmak ve gözenekliliği kapatmak için genellikle 6:1 ila 8:1 oranında belirtilir.

Alt solvus ve süper solvus dövme nedir?

718'in delta (Ni3Nb) solvusunun altında dövülmesi, yüksek dayanıma ve iyi düşük çevrimli yorulma ömrüne sahip, yeniden kristalize edilmiş ince bir tane verir; Solvusun üzerinde dövme, daha iyi sürünme/kopma ömrüne ve daha yavaş bekleme-yorulma çatlak büyümesine sahip kaba bir tane sağlar. Seçim kasıtlıdır ve elde edilen tane boyutu ASTM E112'ye göre doğrulanır.

Türbin dövmeleri için hangi tahribatsız testler gereklidir?

Uçuş veya güç açısından kritik dövme işleminde %100 hacimsel ultrasonik test (AMS 2154 Sınıf AA veya ASTM A388 / ASTM E2375), yüzey penetrant (ASTM E165) veya manyetik parçacık (ASTM E1444) testi ve tane akışını kanıtlamak için bir makro aşındırma (ASTM E381 / E340) yapılır. Hiçbir test her şeyi göremez, dolayısıyla katmanlar tamamlayıcıdır.

AMS 2154 Sınıf AA Nedir?

AMS 2154, işlenmiş metalin ultrasonik muayenesine yönelik havacılık ve uzay spesifikasyonudur; AA Sınıfı, iç sağlamlığın kritik olduğu türbin diskleri ve şaftlar gibi birinci sınıf dönen parçalar için kullanılan en sıkı kabul seviyesidir.

Havacılık süper alaşım dövmeleri için hangi eritme uygulaması kullanılır?

Havacılık ve uzay kalitesinde dövme işlemleri, vakum indüksiyonlu eritme ve elektroslag yeniden eritme (VIM+ESR) ile başlar; dönen parçalar genellikle üç kez eritilir (VIM+ESR+VAR). Isı numarası, bitmiş parçanın orijinal eriyiğe kadar izini sürer.

Süper alaşım dövme parçaların dövülmesi neden zordur?

Dövme sıcaklığında mukavemetini korurlar, dar bir çalışma penceresine sahiptirler ve gerinim hızına duyarlıdırlar, bu nedenle yanlış sıcaklık veya rampalama mikro çatlaklara neden olur. Kontrollü ısıtma, rampalama ve azaltma, temiz dövmeyi oluşturan unsurlardır.

Bir türbin dövme sevkiyatı hangi belgeleri içermelidir?

En azından ısı numarası izlenebilirliği, uygunluk sertifikası, ilk ürün muayenesi, ısıl işlem çizelgeleri ve NDT raporlarını içeren bir EN 10204 3.1 malzeme test raporu; Uçuş açısından kritik özel süreçler için NADCAP akreditasyonu bekleniyor.

Inconel 718 kaynak yapılabilir mi?

Evet, çoğu yüksek mukavemetli süper alaşımdan daha iyidir. Gama-çift-asal çökeltisi yavaş yavaş oluşur, böylece 718 çözeltiyle işlenmiş durumda kaynaklanabilir ve Waspaloy ve Rene 41 gibi gama-asal alaşımlarını etkileyen gerinim yaşı çatlaması olmadan daha sonra yaşlandırılabilir.

Hastelloy X türbin parçaları için dövülebilir mi?

Evet. Hastelloy X (UNS N06002), yaklaşık 870 C'ye (1600 F) oksidasyon direncinin tepe gücünden daha önemli olduğu yanma odası gömlekleri, geçiş kanalları, halkalar ve art yakıcı donanımı için dövülmüştür. Dövmeler ASTM B564 kapsamındadır; bkz. Hastelloy X.

Satın alma-uçma oranı nedir ve neden önemlidir?

Satın alma-uçma, ham kütük kütlesinin bitmiş parça kütlesine oranıdır. 718'in neredeyse net izotermal dövmesi yaklaşık 1,3:1'e ulaşabilirken, büyük bir açık kalıp ön kalıbı 4:1'in üzerinde başlayabilir; Parasını ödediğiniz ancak hiçbir zaman uçmadığınız süper alaşım, parça maliyetinin büyük bir kısmını oluşturur; bu nedenle, ağa yakın rotalar ve premium malzemeden yapılmış HIP'ler takip edilmeye değerdir.

Süper alaşım türbin dövmesinin yapımı ne kadar sürer?

Kütük eritme, dövme yeniden ısıtma, ısıl işlem ve NDT'den elde edilen teslim süresi yığınları, üstte kapalı kalıp veya izotermal aletlerle (genellikle haftalar ila aylar arasında ve büyük veya uçuş açısından kritik parçalar için daha uzun). Sıkı, doğru bir spesifikasyon ve ağa yakın bir rota, kontrol programının temel unsurlarıdır.

Dövme türbinlerin sıcak izostatik preslemeye (HIP) ihtiyacı var mı?

HIP, iç gözenekliliği kapatmak, yorulmayı ve denetlenebilirliği geliştirmek için birinci sınıf dövme parçalarda ve ağa yakın şekillerde kullanılır ve kritik dönen parçalar için yaygındır; gerekli olup olmadığına satın alma şartnamesine ve NDT kabul sınıfına göre karar verilir.