العربية

Inconel 718LC

سوبرسبيكة من النيكل منخفضة الكربون وقابلة للصب، مصممة لمكونات توربينات الطيران والصناعة عالية الدقة، وتتطلب قابلية لحام جيدة ومقاومة للأكسدة وأداءً ميكانيكيًا عاليًا في درجات الحرارة المرتفعة.

مقدمة عن إنكونيل 718LC

إنكونيل 718LC هو نسخة منخفضة الكربون من السبيكة الفائقة إنكونيل 718 المستخدمة على نطاق واسع، وقد تم تصميمه لتحسين قابلية اللحام، وتقليل الانفصال/الت segregations، وتعزيز السلامة البنيوية في مسبوكات الطيران الحرجة وتوربينات الغاز الصناعية. ومن خلال خفض الكربون وبعض العناصر الأثرية، يقلل إنكونيل 718LC من التشقق الساخن ويسهّل عمليات لحام وصب خالية من العيوب للمكوّنات ذات المقاطع الكبيرة التي تتطلب تشطيبًا دقيقًا باستخدام CNC.

مع قاعدة من النيكل (50–55%) وإضافات من الكروم (17–21%)، والنيوبيوم (4.75–5.50%)، والموليبدينوم (2.80–3.30%)، والحديد (الباقي)، يوفر إنكونيل 718LC قوة ميكانيكية ممتازة ومقاومة عالية للتآكل حتى 704°C (1300°F). كما أن توافقه مع الصب بالشمع الضائع وعمليات التشغيل بعد الصب يجعله خيارًا موثوقًا لأجزاء عالية الأداء ومستقرة أبعاديًا.

الخواص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لإنكونيل 718LC

يُورَّد إنكونيل 718LC (UNS N07718LC / AMS 5383) عادةً في حالات الصب، والمعالجة الحرارية بالمحلول، والتقسية بالعمر، بما يلبي متطلبات الأداء الصارمة لمكوّنات الطيران والطاقة النووية وتوربينات الغاز الصناعية.

التركيب الكيميائي (تحليل صب نموذجي)

العنصر	نطاق التركيب (بالوزن %)	الدور الأساسي
النيكل (Ni)	50.0–55.0	العنصر الأساسي لقوة التحمل الحراري ومقاومة التآكل
الكروم (Cr)	17.0–21.0	يعزز مقاومة الأكسدة والتآكل
الحديد (Fe)	الباقي	مصفوفة بنيوية وكفاءة التكلفة
النيوبيوم (Nb) + التنتالوم (Ta)	4.75–5.50	تقسية عبر تكوّن ترسيبات γ″
الموليبدينوم (Mo)	2.80–3.30	يحسن مقاومة الزحف عند درجات الحرارة العالية
التيتانيوم (Ti)	0.65–1.15	يشكل طور γ′ للحفاظ على القوة
الألومنيوم (Al)	0.20–0.80	يساهم في ترسيب طور γ′
الكربون (C)	≤0.02	يقلل حساسية التشقق الساخن والانفصال (Segregation)
الكوبالت (Co)	≤1.00	يعزز القوة عند درجات الحرارة المرتفعة (اختياري)
المنغنيز (Mn)	≤0.35	يحسن قابلية الصب
السيليكون (Si)	≤0.35	مقاومة الأكسدة عند درجات الحرارة العالية
الكبريت (S)	≤0.010	يُتحكم به من أجل قابلية اللحام والليونة الساخنة

الخواص الفيزيائية

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار/شرط الاختبار
الكثافة	8.19 g/cm³	ASTM B311
مدى الانصهار	1260–1336°C	ASTM E1268
التوصيل الحراري	11.2 W/m·K عند 100°C	ASTM E1225
المقاومة الكهربائية النوعية	1.23 µΩ·m عند 20°C	ASTM B193
التمدد الحراري	13.0 µm/m·°C (20–1000°C)	ASTM E228
السعة الحرارية النوعية	435 J/kg·K عند 20°C	ASTM E1269
معامل المرونة	198 GPa عند 20°C	ASTM E111

الخواص الميكانيكية (حالة الصب + التقادم)

الخاصية	القيمة (نموذجية)	معيار الاختبار
مقاومة الشد	1100–1250 MPa	ASTM E8/E8M
إجهاد الخضوع (0.2%)	950–1080 MPa	ASTM E8/E8M
الاستطالة	≥6–10% (طول قياس 25mm)	ASTM E8/E8M
الصلادة	310–360 HB	ASTM E10
مقاومة الزحف حتى الكسر	≥160 MPa @ 650°C, 1000h	ASTM E139

الخصائص الرئيسية لإنكونيل 718LC

ميزة انخفاض الكربون: تقلل خطر التشقق الساخن أثناء الصب واللحام، مع تحسين قابلية اللحام وتجانس البنية المجهرية في المكوّنات ذات المقاطع الكبيرة.
أداء عند درجات الحرارة العالية: يحافظ على مقاومة شد وإجهاد خضوع أكبر من >1100 MPa و ≥950 MPa على التوالي، عند درجات حرارة مرتفعة حتى 704°C.
تقسية ترسيبية: تقسية مزدوجة عبر طوري γ′ (Ni₃(Al, Ti)) و γ″ (Ni₃Nb) تُمكّن من الحفاظ على القوة على المدى الطويل تحت أحمال حرارية وميكانيكية دورية.
قابلية التشغيل بعد الصب: يدعم سماحات CNC الضيقة (±0.02 mm) وتشطيب سطح دقيق (Ra ≤ 0.8 µm) عند التشغيل بمعلمات وأدوات مُحسّنة.

تحديات وحلول تشغيل إنكونيل 718LC باستخدام CNC

تحديات التشغيل

قوة عالية وتقسية بالعمر

صلادة برينل قد تصل إلى 360 HB في حالة التقادم تُقصّر عمر الأداة وتتطلب تثبيتات صلبة مع حدود انحراف منخفضة.

احتجاز الحرارة وتآكل الأداة

انخفاض التوصيل الحراري (~11 W/m·K) يؤدي إلى ارتفاع درجات حرارة طرف الأداة، مما يستلزم أنظمة تبريد بضغط عالٍ وطلاءات مقاومة للتآكل.

تشطيب السطح وتكوّن الشقوق

تسهم ترسيبات γ′ و γ″ في تراكم الحافة وتكوّن الشقوق إذا استُخدمت هندسة أداة غير مناسبة أو لقم متآكلة.

استراتيجيات تشغيل مُحسّنة

اختيار الأداة

المعيار	التوصية	المبرر
مادة الأداة	كربيد مطلي أو سيراميك SiAlON لعمليات درجات الحرارة العالية	يحافظ على الصلادة والثبات تحت الحرارة
الطلاء	TiAlN، AlCrN (PVD بسماكة 3–6 µm)	يقاوم التآكل والأكسدة والانتشار (Diffusion)
الهندسة	زاوية ميل موجبة (8–12°)، حافة مصقولة/مشطوفة	يقلل قوى القطع ويمنع تكسّر الحافة

معلمات القطع (ISO 3685)

العملية	السرعة (m/min)	التغذية (mm/rev)	عمق القطع (DOC) (mm)	ضغط سائل التبريد (bar)
تشغيل خشن (Roughing)	20–30	0.20–0.30	2.0–3.0	80–100
تشغيل نهائي (Finishing)	35–50	0.05–0.10	0.3–0.8	100–150

المعالجات السطحية لأجزاء إنكونيل 718LC المُشغَّلة

الكبس المتساوي الضغط على الساخن (HIP)

HIP يغلق المسامية الداخلية في البنى المصبوبة ويعزز مقاومة الكلال بنسبة 25–30%، وهو أمر حاسم لأجزاء الطيران والتوربينات.

المعالجة الحرارية

المعالجة الحرارية تتضمن المعالجة بالمحلول عند 980–1065°C والتقادم قرب 718°C لترسيب طوري γ′/γ″ وتحسين خواص درجات الحرارة العالية.

لحام السبائك الفائقة

لحام السبائك الفائقة يستخدم لحام TIG/EB مع مواد حشو منخفضة الكربون قائمة على النيكل لتحقيق وصلات خالية من العيوب وتقليل تشقق منطقة التأثر الحراري (HAZ).

طلاء الحاجز الحراري (TBC)

طلاء TBC يطبق 125–300 µm من YSZ عبر APS أو EB-PVD للحماية من الدورات الحرارية والأكسدة.

التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)

EDM يوفر دقة ±0.01 mm لثقوب التبريد، وفتحات شكل شجرة التنوب (Fir-tree slots)، والتفاصيل المصبوبة المعقدة.

الثقب العميق

الثقب العميق ينشئ ميزات ثقوب دقيقة بنسبة L/D ≥ 40:1 لأنظمة تبريد التوربينات والمسبوكات الهيكلية.

اختبارات المواد والتحليل

اختبارات المواد تشمل اختبارات ميكانيكية وفحوصات NDT بالموجات فوق الصوتية والأشعة السينية، إضافةً إلى التحليل المعدني المجهري وفقًا لـ AMS 5383 و ASTM E112.