Inconel 718:Bahan Pekerja Keras untuk Manufaktur Aditif

Seri posting blog Ilmu Material kami menampilkan bahan manufaktur yang umum digunakan, propertinya, dan karakteristik relevan lainnya. Postingan ini membahas bahan manufaktur aditif Inconel 718, mengeksplorasi sifat superalloy berbasis nikel dan aplikasi aditif umum ini.

Apa itu Inconel?

Inconel dianggap sebagai "paduan super". Setelah Perang Dunia II, istilah superalloy muncul untuk menggambarkan sekelompok paduan berkinerja tinggi yang dikembangkan untuk memperpanjang masa pakai komponen pesawat yang terpapar panas ekstrem.

Lapisan pembakaran ini dibuat untuk OEM kedirgantaraan diproduksi secara aditif dengan Inconel 718.

Paduan adalah campuran logam yang digabungkan untuk mencapai perpaduan karakteristik logam yang super, seperti kekuatan dan ketahanan korosi. Superalloy—juga dikenal sebagai paduan berperforma tinggi, paduan tahan panas, atau paduan suhu tinggi—adalah bahan andalan untuk beberapa industri seperti kedirgantaraan, petrokimia, balap mobil, serta minyak dan gas.

Inconel 718, yang diskalakan ke produksi massal pada tahun 1965, adalah bahan pekerja keras nikel kromium yang terkenal untuk industri manufaktur aditif. Mendidih Siklus Carnot, atau siklus mesin kalor yang paling efisien, pembakaran yang lebih panas menghasilkan efisiensi energi. Efisiensi energi menghasilkan efisiensi bahan bakar.

Inilah mengapa superalloy, seperti Inconel 718, sangat penting untuk desain yang efisien dan hemat biaya. Stabilitas mereka di lingkungan yang ekstrim dan kemampuan untuk tetap tahan terhadap korosi, mulur, dan kejutan termal, menjadikannya kandidat ideal untuk industri kedirgantaraan.

Bagan ini menunjukkan kekuatan khusus dari material berkinerja tinggi. Gambar milik laserchirp.com

Superalloy nikel-kromium-molibdenum ini digunakan dalam komponen bagian panas bilah turbin, sistem saluran, dan sistem pembuangan engine. Faktanya, 50% bahan yang digunakan dalam mesin pesawat terbang dan roket adalah superalloy berbasis nikel.

Inconel 718 dan paduan serupa juga ditemukan pada aplikasi non-pesawat dan roket. Pabrik kimia dan petrokimia (bejana, pompa, katup, pipa), pembangkit listrik (turbin gas industri), kapal selam (baling-baling baling-baling, fiting pemutus cepat, motor propulsi tambahan), reaktor nuklir (pipa penukar panas, fiting), dan industri minyak dan gas (tubular lubang bawah, perangkat keras kepala sumur, ledakan suar) berkontribusi pada penggunaan manufaktur dan produksi Inconel 718.

Aplikasi kriogenik juga menggunakan Inconel 718 karena kemampuannya menahan patah getas pada suhu yang sangat rendah.

Inconel vs. Titanium vs. Baja

Seperti yang ditunjukkan pada bagan di atas, di sebelah kanan, paduan berbasis nikel seperti Inconel 718 dapat menjadi kandidat material yang tepat dibandingkan titanium atau baja dalam hal performa di lingkungan bersuhu keras. Lapisan pelindung teroksidasi dalam paduan berbasis nikel semakin meningkatkan kinerja mekanik. Tabel di bawah mencantumkan properti Inconel 718, baja tahan karat, dan titanium. Detail lebih lanjut tentang semua materi kami di Protolabs dapat ditemukan di Panduan Perbandingan Bahan kami.

SIFAT TAMBAH INCONEL 718

KONDISI	UTS	Hasil 0,2%	Perpanjangan (%)	Kekerasan (HRC)
As built (ASTM F3055)	140 ksi	95 ksi	35	31
Solution Treat and Age (AMS 5662)	207 ksi	175 ksi	18	46
Solution Treat and Age (AMS 5664)	208 ksi	170 ksi	21	45

SIFAT ADDITIVE 17-4 PH STAINLESS STEEL

KONDISI	UTS	Hasil 0,2%	Perpanjangan (%)	Kekerasan (HRC)
Solution Treat + H900 (AMS 5604)	195 ksi	175 ksi	10	42

SIFAT ADDITIVE 316L STAINLESS STEEL

KONDISI	UTS	Hasil 0,2%	Perpanjangan (%)	Kekerasan (HRC)
Penghilang Stres (ASTM F3184)	92 ksi	70 ksi	60	95

SIFAT ADDITIVE TITANIUM/Ti6 AL-4V

KONDISI	UTS	Hasil 0,2%	Perpanjangan (%)	Kekerasan (HRC)
Penghilang Stres (AMS 2801)	180 ksi	165 ksi	8	42
Penghilang Stres (PRLB)	143 ksi	127 ksi	14	35

Tempat Manufaktur Aditif Sesuai Gambaran

Memperoleh desain yang diinginkan dengan Inconel non-aditif dapat menjadi tantangan. Yaitu, kinerja komponen dapat menurun ketika metode manufaktur tradisional digunakan karena dapat memengaruhi atribut kinerja mekanis seperti korosi suhu tinggi dan ketahanan mulur. Langkah anil juga diperlukan di awal proses pemesinan, penempaan, atau pengelasan. Manufaktur aditif Inconel 718 telah menunjukkan bahwa sifat mekanik tidak dikorbankan, dan bahkan dapat melebihi sifat bagian cor atau tempa.

Industri kedirgantaraan, dan sejenisnya GE Aviation, sudah memproduksi suku cadang yang diproduksi secara aditif untuk mesin jet pesawat. Kebebasan desain, pengurangan suku cadang, dan efisiensi rantai pasokan membuat komponen kedirgantaraan yang diproduksi secara aditif menjadi sorotan saat penghematan bahan bakar dan biaya pada akhirnya tercapai.

Sebuah makalah tahun 2017 yang dipresentasikan pada konferensi Institut Fisika (IOP) tentang ilmu dan teknik material, melaporkan bahwa beberapa aplikasi kriogenik superalloy tambahan juga menggunakan manufaktur aditif. Tabung dan cangkang, suspensi kriogenik dan sistem pendukung, struktur untuk impeler atau pompa, batang katup, tabung pendingin, pipa panas, desain insulasi termal, penukar panas, dan penyimpanan gas dalam sistem porositas tinggi semuanya cocok untuk aplikasi yang membutuhkan superalloy berkekuatan tinggi di mana suhu dapat berkisar dari kriogenik (-460 derajat F) hingga 1.400 derajat F.

Pengembangan logam bubuk, ditambah dengan kemajuan dalam mesin cetak 3D logam tingkat industri, telah memajukan percakapan di banyak industri untuk membuka manfaat dari pembuatan superalloy secara aditif. Kemampuan untuk mengembangkan suku cadang sebenarnya adalah kenyataan bagi siapa saja yang ingin membuat suku cadang dari Inconel 718.

Di Protolabs, kami menawarkan Inconel 718 sebagai opsi bahan tambahan yang tersedia untuk membuat volume komponen hingga 31,5 in x 15,7 in. x 19,7 in. (800mm x 398mm x 500mm). Dengan diperkenalkannya mesin GE Additive X Line 2000R di jajaran produk kami, kami membuka jalan bagi industri untuk mengandalkan satu pemasok untuk komponen aditif Inconel 718 berukuran besar.

Selanjutnya, opsi perlakuan panas yang meningkatkan sifat mekanik Inconel dapat dilakukan. Salah satu dari banyak opsi perlakuan panas termasuk pengepresan isostatik panas (HIP), yang juga dapat dilakukan untuk meningkatkan sifat mekanik dengan meningkatkan densitas dan mengurangi porositas di dalam komponen.

Kemampuan Produksi Aditif Protolab

Pencetakan 3D Membangun volume hingga 31,5 inci x 15,7 inci x 19,7 inci Opsi resolusi bagian dari 20 hingga 60 mikron Opsi ukuran fitur minimum dari 0,030 inci hingga 0,015 inci Pasca-Pemesinan Penggilingan 3 dan 5 sumbu Berputar EDM kabel Mengetuk dan mengubah ukuran Analisis &Material Bubuk Kemamputelusuran Kimia Ukuran partikel dan analisis distribusi Pengujian kupon mekanis Pengujian Mekanis Tarik Kekerasan Rockwell Kelelahan Getaran Perawatan Panas Penghilang stres Penekan isostatik panas (HIP) Anil solusi Penuaan Pemeriksaan &Laporan Kualitas Pemeriksaan dimensi dengan laporan yang digelembungkan Pemeriksaan artikel pertama (FAI) per AS9102 Pemindaian CMM, optik, dan CT X-ray Kekasaran permukaan Opsi Material Inconel 718 Aluminium / ALSi10Mg Cobalt Chrome Baja Tahan Karat 17-4 PH Baja Tahan Karat 316L Titanium / Ti 6AL-4V Tembaga / CuNi2SiCr

Rachel Hunt adalah manajer pemasaran untuk pencetakan 3D di Protolabs. Seorang mantan pelanggan Protolabs, dia telah memegang posisi teknik dan pemasaran dalam industri perangkat medis. Hunt telah bekerja secara global dengan pelanggan pengguna akhir dan pemasok manufaktur untuk mengkomersialkan perangkat bedah. Dia memegang gelar B.S. di bidang Teknik Biomedis dari North Carolina State University dan gelar Master di bidang Manajemen Teknik dari Duke University.