Viti in INCONEL®718 per sistemi di fissaggio ad alta temperatura

Screw INCONEL® 718
Le viti in INCONEL® 718 rappresentano una soluzione di fissaggio di alta qualità progettata per applicazioni che richiedono prestazioni eccellenti in ambienti estremi. INCONEL® 718 è una superlega di nichel-cromo particolarmente adatta per applicazioni ad alte temperature, grazie alla sua straordinaria resistenza meccanica, alla resistenza al creep e alla capacità di mantenere le proprietà meccaniche anche in condizioni di stress prolungato e temperature elevate.

Produzione di viti in INCONEL® 718

La produzione di viti in INCONEL® 718 segue una sequenza rigorosa per garantire le proprietà ottimali del materiale e la conformità alle specifiche richieste.

  1. Selezione della materia prima:
    • Le barre di INCONEL® 718 devono rispettare gli standard delle normative internazionali per garantire la qualità del materiale. Le specifiche comuni includono:
      • ASTM B637: Standard per barre, billette e forgiati in INCONEL® 718.
      • AMS 5662/5663: Specifiche per la forgiatura e la barra di INCONEL® 718.
      • ASME SB-637: Specifica utilizzata nel contesto delle applicazioni a pressione.
      • JIS NCF 718: Normativa giapponese per leghe di nichel ad alta resistenza.
  2. Stampaggio a caldo:
    • Lo stampaggio a caldo è un passaggio fondamentale per la produzione di viti in INCONEL® 718. Questo processo consente di ottenere una forma grezza della vite con proprietà meccaniche ottimali e una microstruttura uniforme.
      • Fase di riscaldamento:
        • Il materiale grezzo viene riscaldato a temperature comprese tra 980 °C e 1200 °C, in base alla dimensione e alla complessità del componente da realizzare. Questo permette di ridurre la resistenza alla deformazione e di migliorare la lavorabilità.
      • Stampaggio:
        • La barra riscaldata viene inserita in uno stampo e sottoposta a una pressione elevata tramite presse meccaniche o idrauliche, modellandola nella forma desiderata.
        • Durante questa fase, è essenziale evitare difetti come cricche o inclusioni, monitorando rigorosamente la temperatura e le condizioni di lavorazione.
      • Raffreddamento controllato:
        • Dopo lo stampaggio, il componente viene raffreddato in modo controllato (in aria o mediante un processo di raffreddamento forzato) per evitare la formazione di tensioni residue indesiderate.

    Questo processo non solo assicura una forma vicina al prodotto finito, ma migliora anche la qualità della microstruttura e garantisce una distribuzione omogenea degli elementi di lega.

  3. Lavorazione meccanica:
    • La lavorazione di INCONEL® 718 richiede macchine utensili a controllo numerico e utensili in carburo cementato o materiali resistenti al calore. Le velocità di lavorazione devono essere ridotte a causa della tendenza del materiale a indurirsi durante la lavorazione (work hardening).
    • Processi di tornitura, fresatura e foratura devono essere eseguiti con un raffreddamento adeguato per evitare il surriscaldamento e il deterioramento delle proprietà del materiale.
  4. Trattamenti termici: Il trattamento termico è una fase cruciale per ottimizzare le proprietà meccaniche e termiche di INCONEL® 718. La sequenza tipica include:
    • Solubilizzazione:
      • Riscaldare il materiale a una temperatura di 980-1010 °C, mantenendo il calore per il tempo necessario a dissolvere le fasi secondarie indesiderate e ottenere una microstruttura omogenea.
      • Segue un raffreddamento rapido (solitamente in aria o in acqua).
    • Invecchiamento:
      • Dopo la solubilizzazione, si esegue l’invecchiamento per aumentare la durezza e la resistenza tramite la precipitazione delle fasi γ” (Ni3Nb) e γ’ (Ni3(Al,Ti)):
        1. Riscaldare a circa 720-760 °C per 8-10 ore.
        2. Raffreddare lentamente a 620 °C (tasso di raffreddamento di circa 50 °C/h).
        3. Mantenere a 620 °C per 8 ore e poi raffreddare in aria.

Requisiti fondamentali

Per garantire che le viti in INCONEL® 718 soddisfino le esigenze delle applicazioni critiche, occorre rispettare i seguenti requisiti:

  1. Resistenza meccanica:
    • INCONEL® 718 è in grado di resistere a stress fino a circa 1.200 MPa in condizioni invecchiate.
    • La resistenza al creep è ottimale fino a temperature di 700-750 °C, rendendola ideale per turbine, motori aerospaziali e applicazioni nel settore energetico.
  2. Resistenza alle alte temperature:
    • Le proprietà del materiale rimangono eccellenti fino a 700 °C con una minima degradazione, grazie alla stabilità microstrutturale offerta dalla precipitazione delle fasi γ” e γ’.
  3. Resistenza alla corrosione:
    • INCONEL® 718 offre una resistenza elevata alla corrosione da ossidazione e da stress in ambienti chimici aggressivi, come cloruri e gas ad alta temperatura.
  4. Precisione dimensionale:
    • Le viti devono essere lavorate secondo tolleranze rigorose (ISO®, ASME o normative specifiche), considerando la stabilità dimensionale del materiale dopo i trattamenti termici.

Applicazioni principali

Grazie alle sue proprietà, le viti in INCONEL® 718 trovano applicazione in:

  • Turbine a gas e a vapore.
  • Motori aerospaziali e sistemi di scarico.
  • Settore petrolchimico (impianti offshore e onshore).
  • Sistemi di fissaggio per applicazioni critiche ad alta temperatura.

La capacità di INCONEL® 718 di mantenere proprietà eccellenti in ambienti estremi rende queste viti indispensabili per garantire sicurezza e affidabilità a lungo termine.

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