Nimonic 75
مقدمة عن نيمونيك 75
نيمونيك 75 هو سبيكة فائقة قائمة على النيكل والكروم، معروفة بمقاومتها الممتازة للأكسدة، وقوتها المتوسطة، واستقرارها الحراري المتميز عند درجات حرارة تصل إلى 1000°م. طُورت في الأصل لمكونات توربينات الغاز، ثم جرى اعتمادها على نطاق واسع في صناعات الطيران، والمعالجة الحرارية، والصناعات النووية، حيث تُعدّ الموثوقية الميكانيكية في بيئات درجات الحرارة العالية والبيئات المؤكسدة أمرًا أساسيًا.
وبفضل تركيبتها المتوازنة وانخفاض إضافات التقوية نسبيًا مقارنةً بدرجات نيمونيك الأخرى، فإن نيمونيك 75 أسهل في التصنيع والتشغيل. وغالبًا ما يتم تشكيلها ولحامها وتشطيبها بدقة عبر التشغيل باستخدام ماكينات CNC لإنتاج مكونات دقيقة التحمل مثل الحوامل، وهياكل العادم، وأجزاء الأفران، ومعدات التحكم.
الخصائص الكيميائية والفيزيائية والميكانيكية لنيمونيك 75
نيمونيك 75 (UNS N06075 / W.Nr. 2.4951 / ASTM B409, B462) هي سبيكة مقواة بالمحلول الصلب ذات مصفوفة Ni-Cr بسيطة، صُممت لمقاومة الأكسدة والاستقرار الأبعادي في بيئات الدورات الحرارية.
التركيب الكيميائي (نموذجي)
العنصر | نطاق التركيب (٪ وزني) | الدور الرئيسي |
|---|---|---|
النيكل (Ni) | الباقي (≥76.0) | العنصر الأساسي لمقاومة التآكل والاستقرار الحراري |
الكروم (Cr) | 18.0–21.0 | يوفر مقاومة الأكسدة عبر تكوين طبقة Cr₂O₃ الواقية |
الحديد (Fe) | ≤5.0 | عنصر متبقٍ؛ يعزز المتانة والكفاءة من حيث التكلفة |
التيتانيوم (Ti) | 0.2–0.6 | يعزز مقاومة الزحف وقوة الكسر عند درجات الحرارة العالية |
المنغنيز (Mn) | ≤1.0 | يحسن قابلية التشغيل على الساخن |
السيليكون (Si) | ≤1.0 | يساعد في تعزيز مقاومة الأكسدة |
الكربون (C) | ≤0.08 | يتحكم في ترسيب الكربيدات وخصائص الزحف |
النحاس (Cu) | ≤0.5 | يُحدّ منه لمنع الهشاشة الساخنة |
الكبريت (S) | ≤0.015 | يقلل التشققات الساخنة أثناء اللحام |
الخصائص الفيزيائية
الخاصية | القيمة (نموذجية) | المعيار/شرط الاختبار |
|---|---|---|
الكثافة | 8.37 جم/سم³ | ASTM B311 |
نطاق الانصهار | 1345–1380°م | ASTM E1268 |
الموصلية الحرارية | 11.0 واط/م·ك عند 100°م | ASTM E1225 |
المقاومة الكهربائية | 1.02 ميكروأوم·م عند 20°م | ASTM B193 |
التمدد الحراري | 13.4 ميكرومتر/م·°م (20–1000°م) | ASTM E228 |
السعة الحرارية النوعية | 430 جول/كغ·ك عند 20°م | ASTM E1269 |
معامل المرونة | 205 جيجا باسكال عند 20°م | ASTM E111 |
الخصائص الميكانيكية (حالة التلدين)
الخاصية | القيمة (نموذجية) | معيار الاختبار |
|---|---|---|
مقاومة الشد | 760–880 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
حد الخضوع (0.2%) | 300–370 ميجا باسكال | ASTM E8/E8M |
الاستطالة | ≥35% | ASTM E8/E8M |
الصلادة | 150–190 HB | ASTM E10 |
مقاومة الكسر بالزحف | 140 ميجا باسكال عند 800°م (1000 ساعة) | ASTM E139 |
مقاومة الأكسدة | ممتازة حتى 1000°م | ASTM G111 |
الخصائص الرئيسية لنيمونيك 75
مقاومة فائقة للأكسدة: تتحمل التعرض الطويل للأجواء المؤكسدة والدورات الحرارية حتى 1000°م.
قابلية تشكيل ولحام جيدة: أسهل في المعالجة من السبائك الفائقة المقسّاة بالترسيب؛ مناسبة للحام والتشغيل باستخدام CNC في أشكال معقدة.
خصائص ميكانيكية مستقرة عند درجات الحرارة العالية: تحافظ على الاستقرار الأبعادي ومعدلات زحف منخفضة في المكونات المعرضة للحرارة لفترات طويلة.
مقاومة للتآكل في البيئات الكيميائية الخفيفة: توفر مقاومة للأحماض المخففة ورذاذ الملح والتآكل الجوي.
تحديات وحلول التشغيل باستخدام CNC لنيمونيك 75
تحديات التشغيل
التصلب الناتج عن التشغيل
ميل السبيكة للتصلب بسرعة أثناء القطع قد يزيد من تآكل الأداة ويؤدي إلى أخطاء أبعادية.
الحافة المتراكمة (BUE)
التصاق مادة الشغلة بأداة القطع تحت ظروف احتكاك مرتفعة يؤثر على جودة السطح وعمر الأداة.
موصلية حرارية متوسطة
يؤدي ذلك إلى تركّز الحرارة عند منطقة تماس الأداة مع الشغلة، مما يزيد خطر التكسّر الدقيق وتلف السطح.
استراتيجيات التشغيل المُحسّنة
اختيار الأداة
المعيار | التوصية | السبب |
|---|---|---|
مادة الأداة | كربيد دقيق الحبيبات (K20–K30) أو أدوات HSS مطلية | يحافظ على ثبات الحافة تحت تأثير الحرارة |
الطلاء | AlTiN أو TiAlCrN (طلاء PVD بسماكة 3–5 ميكرومتر) | يعزز مقاومة الحرارة ويقلل ظاهرة BUE |
الهندسة | زاوية قطع موجبة، مع تشطيب حافة 0.03–0.05 مم | يقلل قوى القطع ويحسن تشطيب السطح |
معلمات القطع (متوافقة مع ISO 3685)
العملية | السرعة (م/دقيقة) | التغذية (مم/دورة) | عمق القطع (مم) | ضغط سائل التبريد (بار) |
|---|---|---|---|---|
تشغيل خشن | 20–30 | 0.20–0.25 | 1.5–2.5 | 70–100 |
تشغيل نهائي | 40–55 | 0.05–0.10 | 0.5–1.0 | 100–150 |
المعالجات السطحية لأجزاء نيمونيك 75 المشغلة
الضغط المتساوي الحرارة (HIP)
HIP يزيل المسامية الداخلية ويحسن عمر التعب والزحف في الأجزاء المصبوبة أو المصنعة بالإضافة (AM).
المعالجة الحرارية
المعالجة الحرارية تعزز تجانس الحبيبات والاستقرار الميكانيكي عند درجات تشغيل تتجاوز 800°م.
لحام السبائك الفائقة
لحام السبائك الفائقة يتيح وصلات قوية باستخدام أسلاك حشو مطابقة لنيمونيك لتجميعات مقاومة للضغط والحرارة.
طلاء الحاجز الحراري (TBC)
طلاء TBC يوفر حماية ضد بيئات الغازات عالية السرعة أو الحرارة الإشعاعية في تطبيقات الطيران.
التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)
EDM يتيح ميزات عالية الدقة في المناطق المتصلدة أو صعبة الوصول دون تشوه حراري.
حفر الثقوب العميقة
حفر الثقوب العميقة يضمن التمركز والتشطيبات الناعمة في قنوات التبريد أو الممرات السائلة ذات نسب L/D أعلى من 15:1.
اختبارات وتحليل المواد
اختبارات المواد تشمل الشد والزحف والتعب والتحليل الكيميائي وتقييم البنية المجهرية والاختبارات غير الإتلافية (NDT).
التطبيقات الصناعية لمكونات نيمونيك 75
مكونات الطيران وتوربينات الغاز
غرف الاحتراق، والحوامل، والأختام، وتجميعات الحارق اللاحق التي تعمل تحت حرارة مستمرة وغازات مؤكسدة.
المعالجة الحرارية الصناعية
التركيبات (Fixtures) والصواني والدعائم في الأفران عالية الحرارة المعرضة للدورات وتكوّن القشور.
توليد الطاقة والأنظمة النووية
يُعدّ الاستقرار الحراري ومقاومة الزحف أمرين حاسمين لمكونات الربط (Bolting) والنوابض ومكونات التدريع.
أنظمة السيارات والمحركات
مكونات العادم، وحوامل دعم الشاحن التوربيني، وهياكل المجمّع (Manifold).
استكشف المدونات ذات الصلة
