Tornillos INCONEL®718 para sistemas de fijación a alta temperatura

Producción de tornillos INCONEL® 718

La producción de tornillos INCONEL® 718 sigue una secuencia estricta para garantizar unas propiedades óptimas del material y el cumplimiento de las especificaciones exigidas.

1. Selección de la materia prima:
   • Las barras INCONEL® 718 deben cumplir las normas de los reglamentos internacionales para garantizar la calidad del material. Las especificaciones más comunes son:
     • ASTM B637: Norma para barras, tochos y piezas forjadas de INCONEL® 718.
     • AMS 5662/5663: Especificaciones de forja y barra para INCONEL® 718.
     • ASME SB-637: Especificación utilizada en el contexto de las aplicaciones a presión.
     • JIS NCF 718: Norma japonesa para aleaciones de níquel de alta resistencia.
2. Estampación en caliente:
   • El prensado en caliente es un paso esencial en la producción de tornillos INCONEL® 718. Este proceso da como resultado una forma de tornillo rugosa con propiedades mecánicas óptimas y una microestructura uniforme.
     • Fase de calentamiento:
       • La materia prima se calienta a temperaturas de entre 980 °C y 1200 °C, según el tamaño y la complejidad del componente que se vaya a fabricar. Esto reduce la resistencia a la deformación y mejora la procesabilidad.
     • Moldeado:
       • La barra calentada se introduce en un molde y se somete a alta presión mediante prensas mecánicas o hidráulicas, dándole la forma deseada.
       • Durante esta fase, es esencial evitar defectos como grietas o inclusiones controlando estrictamente la temperatura y las condiciones de procesamiento.
     • Enfriamiento controlado:
       • Tras el moldeo, el componente se enfría de forma controlada (en aire o mediante un proceso de enfriamiento forzado) para evitar la formación de tensiones residuales no deseadas.

   Este proceso no sólo asegura una forma próxima al producto acabado, sino que también mejora la calidad de la microestructura y garantiza una distribución homogénea de los elementos de aleación.

3. Tratamiento mecánico:
   • El mecanizado de INCONEL® 718 requiere máquinas herramienta CNC y herramientas de carburo cementado o materiales resistentes al calor. Las velocidades de mecanizado deben reducirse debido a la tendencia del material a endurecerse durante el mecanizado (endurecimiento por deformación).
   • Los procesos de torneado, fresado y taladrado deben realizarse con una refrigeración adecuada para evitar el sobrecalentamiento y el deterioro de las propiedades del material.
4. Tratamiento térmico: El tratamiento térmico es un paso crucial para optimizar las propiedades mecánicas y térmicas del INCONEL® 718. La secuencia típica incluye
   • Solubilización:
     • Calienta el material a una temperatura de 980-1010 °C, manteniendo el calor el tiempo suficiente para disolver las fases secundarias no deseadas y conseguir una microestructura homogénea.
     • A continuación se produce un enfriamiento rápido (normalmente en el aire o en el agua).
   • Envejecimiento:
     • Tras la solubilización, se realiza el envejecimiento para aumentar la dureza y la resistencia mediante la precipitación de las fases γ’ (Ni3Nb) y γ’ (Ni3(Al,Ti)):
       1. Calienta a 720-760 °C aproximadamente durante 8-10 horas.
       2. Enfriar lentamente hasta 620 °C (velocidad de enfriamiento de unos 50 °C/h).
       3. Mantener a 620 °C durante 8 horas y enfriar al aire.

Requisitos básicos

Para garantizar que los tornillos INCONEL® 718 cumplen los requisitos de las aplicaciones críticas, deben cumplirse los siguientes requisitos:

1. Resistencia mecánica:
   • El INCONEL® 718 es capaz de soportar tensiones de hasta aproximadamente 1.200 MPa en estado envejecido.
   • La resistencia a la fluencia es óptima hasta temperaturas de 700-750 °C, por lo que es ideal para turbinas, motores aeroespaciales y aplicaciones energéticas.
2. Resistencia a las altas temperaturas:
   • Las propiedades del material siguen siendo excelentes hasta 700 °C con una degradación mínima, gracias a la estabilidad microestructural que ofrece la precipitación de las fases γ’ y γ’.
3. Resistencia a la corrosión:
   • El INCONEL® 718 ofrece una gran resistencia a la oxidación y a la corrosión bajo tensión en entornos químicos agresivos, como los cloruros y los gases a alta temperatura.
4. Precisión dimensional:
   • Los tornillos deben mecanizarse con tolerancias estrictas (ISO, ASME o normas específicas), teniendo en cuenta la estabilidad dimensional del material tras el tratamiento térmico.

Aplicaciones principales

Debido a sus propiedades, los tornillos INCONEL® 718 encuentran aplicación en:

• Turbinas de gas y vapor.
• Motores aeroespaciales y sistemas de escape.
• Sector petroquímico (plantas marinas y terrestres).
• Sistemas de fijación para aplicaciones críticas de alta temperatura.

La capacidad del INCONEL® 718 de mantener excelentes propiedades en entornos extremos hace que estos tornillos sean indispensables para la seguridad y la fiabilidad a largo plazo.