INCONEL®718 Schrauben für Hochtemperatur-Befestigungssysteme

Herstellung von INCONEL® 718 Schrauben

Die Herstellung von INCONEL® 718-Schrauben folgt einem strengen Ablauf, um optimale Materialeigenschaften und die Einhaltung der erforderlichen Spezifikationen zu gewährleisten.

1. Auswahl des Rohmaterials:
   • INCONEL® 718-Stäbe müssen die Standards der internationalen Vorschriften erfüllen, um die Qualität des Materials zu gewährleisten. Zu den gängigen Spezifikationen gehören:
     • ASTM B637: Norm für Stangen, Knüppel und Schmiedestücke aus INCONEL® 718.
     • AMS 5662/5663: Schmiede- und Stangenspezifikationen für INCONEL® 718.
     • ASME SB-637: Spezifikation, die im Zusammenhang mit Druckanwendungen verwendet wird.
     • JIS NCF 718: Japanischer Standard für hochfeste Nickellegierungen.
2. Heißprägung:
   • Das Heißpressen ist ein wesentlicher Schritt bei der Herstellung von INCONEL® 718-Schrauben. Dieser Prozess führt zu einer groben Schraubenform mit optimalen mechanischen Eigenschaften und einem gleichmäßigen Gefüge.
     • Aufwärmphase:
       • Das Rohmaterial wird auf Temperaturen zwischen 980 °C und 1200 °C erhitzt, je nach Größe und Komplexität der herzustellenden Komponente. Dadurch wird der Verformungswiderstand verringert und die Verarbeitbarkeit verbessert.
     • Formgebung:
       • Die erhitzte Stange wird in eine Form eingelegt und durch mechanische oder hydraulische Pressen unter hohen Druck gesetzt, wodurch sie in die gewünschte Form gebracht wird.
       • Während dieser Phase ist es wichtig, Defekte wie Risse oder Einschlüsse zu vermeiden, indem die Temperatur und die Verarbeitungsbedingungen streng überwacht werden.
     • Kontrollierte Kühlung:
       • Nach dem Gießen wird das Bauteil kontrolliert abgekühlt (an der Luft oder durch ein forciertes Abkühlungsverfahren), um die Bildung unerwünschter Eigenspannungen zu verhindern.

   Dieses Verfahren gewährleistet nicht nur eine dem Endprodukt nahe Form, sondern verbessert auch die Qualität der Mikrostruktur und garantiert eine homogene Verteilung der Legierungselemente.

3. Mechanische Bearbeitung:
   • Die Bearbeitung von INCONEL® 718 erfordert CNC-Werkzeugmaschinen und Werkzeuge aus Hartmetall oder hitzebeständigen Materialien. Die Bearbeitungsgeschwindigkeiten müssen aufgrund der Tendenz des Materials, sich während der Bearbeitung zu verhärten (Kaltverfestigung), reduziert werden.
   • Dreh-, Fräs- und Bohrprozesse müssen mit ausreichender Kühlung durchgeführt werden, um Überhitzung und eine Verschlechterung der Materialeigenschaften zu vermeiden.
4. Wärmebehandlung: Die Wärmebehandlung ist ein entscheidender Schritt zur Optimierung der mechanischen und thermischen Eigenschaften von INCONEL® 718. Der typische Ablauf umfasst:
   • Solubilisierung:
     • Erhitzen Sie das Material auf eine Temperatur von 980-1010 °C und halten Sie die Hitze lange genug aufrecht, um unerwünschte Sekundärphasen aufzulösen und eine homogene Mikrostruktur zu erreichen.
     • Danach erfolgt eine schnelle Abkühlung (normalerweise an der Luft oder im Wasser).
   • Alterung:
     • Nach der Solubilisierung wird eine Alterung durchgeführt, um die Härte und Festigkeit durch die Ausscheidung der Phasen γ‘ (Ni3Nb) und γ‘ (Ni3(Al,Ti)) zu erhöhen:
       1. Erhitzen Sie es für 8-10 Stunden auf etwa 720-760 °C.
       2. Kühlen Sie langsam auf 620 °C ab (Abkühlgeschwindigkeit ca. 50 °C/h).
       3. Bei 620 °C 8 Stunden lang aufbewahren und dann an der Luft abkühlen lassen.

Grundlegende Anforderungen

Um sicherzustellen, dass INCONEL® 718-Schrauben den Anforderungen kritischer Anwendungen entsprechen, müssen die folgenden Anforderungen erfüllt werden:

1. Mechanische Widerstandsfähigkeit:
   • INCONEL® 718 kann im gealterten Zustand Belastungen bis zu etwa 1.200 MPa standhalten.
   • Die Kriechbeständigkeit ist bis zu Temperaturen von 700-750 °C optimal, was es ideal für Turbinen, Luft- und Raumfahrtmotoren und Energieanwendungen macht.
2. Widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen:
   • Die Materialeigenschaften bleiben bis zu 700 °C bei minimaler Verschlechterung ausgezeichnet, dank der mikrostrukturellen Stabilität, die durch die Ausscheidung der γ‘- und γ‘-Phasen entsteht.
3. Korrosionsbeständigkeit:
   • INCONEL® 718 bietet eine hohe Beständigkeit gegen Oxidation und Spannungskorrosion in aggressiven chemischen Umgebungen, wie Chloride und Hochtemperaturgase.
4. Maßhaltigkeit:
   • Schrauben müssen nach strengen Toleranzen (ISO, ASME oder spezifischen Normen) bearbeitet werden, wobei die Maßhaltigkeit des Materials nach der Wärmebehandlung zu berücksichtigen ist.

Wichtigste Anwendungen

Aufgrund ihrer Eigenschaften finden INCONEL® 718 Schrauben Anwendung in:

• Gas- und Dampfturbinen.
• Triebwerke und Abgassysteme für die Luftfahrt.
• Petrochemischer Sektor (Offshore- und Onshore-Anlagen).
• Befestigungssysteme für kritische Hochtemperaturanwendungen.

Die Fähigkeit von INCONEL® 718, seine hervorragenden Eigenschaften auch unter extremen Bedingungen beizubehalten, macht diese Schrauben unverzichtbar für langfristige Sicherheit und Zuverlässigkeit.