إنكونيل 718 - سبيكة خفيفة قوية لصناعة الطيران والسيارات

إنكونيل 718 هو سبيكة خارقة قوية مقاومة للتآكل تعتمد على النيكل ومصممة للعمل بشكل استثنائي في البيئات القاسية. تتكون بشكل أساسي من النيكل (50-55%)، الكروم (17-21%)، الحديد (التوازن)، بالإضافة إلى إضافات كبيرة من الموليبدينوم (3%)، النيوبيوم (5%)، والتيتانيوم (0.9-1.3%). إنكونيل 718 معروف بقوته المميزة ومقاومته العالية للأكسدة والتآكل حتى عند درجات حرارة مرتفعة. يمكن للسبيكة الحفاظ على خصائصها الميكانيكية عند درجات حرارة تتراوح بين الظروف الباردة جدًا وحتى حوالي 700°C (1290°F)، مما يجعلها مثالية للاستخدامات في درجات الحرارة المرتفعة والمنخفضة.

يتميز Inconel 718 أيضًا بقدرته على المعالجة الحرارية للحصول على المزيج المطلوب من القوة، والمرونة، ومقاومة التعب. هذه الخصائص تجعله مفيدًا بشكل خاص في التطبيقات الفضائية، والسيارات، والصناعية التي تتطلب مواد تعمل تحت ضغط عالٍ، وضغط مرتفع، ودرجات حرارة شديدة.

تطبيقات Inconel 718

بفضل مزيجه الممتاز من القوة، ومقاومة درجات الحرارة العالية، ومقاومة التآكل، يتم استخدام Inconel 718 على نطاق واسع في عدة صناعات، بما في ذلك الفضاء، والسيارات، وإنتاج الطاقة. ومن بين التطبيقات الرئيسية لـ Inconel 718 ما يلي:

1. الفضاء الجوي: يُستخدم السبيكة إنكونيل 718 بشكل شائع في صناعة الطيران الفضائي، خاصةً في محركات التوربينات، ومحركات الصواريخ، والمركبات الهيكلية. يمتلك نسبة قوة إلى وزن عالية، مقاومة ممتازة للإجهاد التعبوي، وقدرة على الحفاظ على سلامة هيكلها في ظروف درجات الحرارة المتطرفة، مما يجعلها مثالية لتطبيقات الطيران الفضائي الحرجة مثل شفرات التوربينات، الدوارات، وغرف الاحتراق. كما تؤدي هذه السبيكة وظيفتها بشكل جيد تحت الأحمال الثابتة والديناميكية، مما يضمن قدرتها على تحمل الضغوط التي تواجه أثناء الإقلاع، والطيران، والهبوط.

2. صناعة السيارات: يُستخدم معدن إينكونيل 718 بشكل متزايد في التطبيقات السيارات، خاصةً في أجزاء المحركات عالية الأداء مثل التوربو شارجر، صمامات العادم، وال Pistons. قدرة السبيكة على تحمل الحرارة والضغط العالي الناتجين عن محركات التوربو وأجزاء الأداء العالي تجعلها مادة قيمة لصناعة السيارات. كما تُستخدم أيضًا في أنظمة العادم، حيث يكون مقاومتها للأكسدة والتآكل ضرورية لضمان الأداء طويل الأمد.

3. التوربينات الغازية: غالبًا ما يتم استخدام إينكونيل 718 في إنتاج المكونات المستخدمة في التوربينات الغازية الصناعية، التي تُستخدم في توليد الطاقة والتطبيقات الفضائية. مقاومة السبيكة للزحف والإجهاد التعبوي والأكسدة تسمح لشفرات التوربينات والمكونات الأخرى ذات الإجهاد العالي بالحفاظ على سلامتها حتى بعد تعرضها الطويل لدرجات الحرارة الشديدة والتحميل الميكانيكي.

4. صناعة الطاقة النووية: يُستخدم أيضًا سبيكة إنكونيل 718 في المفاعلات النووية، حيث يتم تعريض المكونات لدرجات حرارة عالية وبطء بيئية. تجعل قوة السبيكة ومقاومتها للتآكل ومقاومتها للتدهور الناجم عن الإشعاعات النوويّة إياها مثالية لمكونات المفاعل، مثل رؤوس الأوعية الضغط والداخلية للمفاعل.

5. التطبيقات البحرية والبحرية: تُستخدم سبيكة إنكونيل 718 في البيئات البحرية والبحرية حيث يتم تعريض المكونات لمياه البحر والحالات القصوى. تجعل مقاومة المادة للتآكل في مياه البحر وقدرتها على الحفاظ على الخصائص الميكانيكية عند درجات الحرارة العالية مناسبة جدًا للاستخدامات مثل المبادلات الحرارية والمضخات والصمامات في أنظمة بحرية.

6. التطبيقات الصناعية: خارج الصناعات الفضائية والسيارات، يتم استخدام إنكونيل 718 أيضًا في العديد من التطبيقات الصناعية التي تتضمن بيئات ذات درجات حرارة عالية وإجهاد عالي. وهذا يشمل أجزاء في المحركات عالية الأداء، والتربينات الغازية، ومصانع معالجة الكيميائيات، حيث تكون مقاومة التعب الحراري والميكانيكي أمرًا حاسمًا.

الدرجة والمواصفات

يتوفر إنكونيل 718 في أشكال مختلفة مثل القضبان، الألواح، الصفائح، والأسلاك، ويتم عادة تصنيعه وفق معايير صناعية محددة لضمان ملاءمته للتطبيقات عالية الأداء. ومن بين الدرجات والمواصفات الرئيسية لإنكونيل 718 ما يلي:

1. UNS N07718: هذا هو التصنيف القياسي لإنكونيل 718، الذي يستخدم على نطاق واسع في قطاعات الفضاء، السيارات،以及其他 الصناعات عالية الأداء. يلبي خصائص ميكانيكية وكيميائية صارمة، مما يضمن قدرته على تحمل البيئات الأكثر صرامة.

2. AMS 5662: مواصفة لإنكونيل 718 تُستخدم في قطاع الفضاء وغيرها من التطبيقات عالية الأداء. هذه الدرجة معروفة بخصائصها الميكانيكية الممتازة عند درجات الحرارة المرتفعة وقدرتها على الحفاظ على قوتها ومرونتها ضد التعب لفترات طويلة.

3. DIN 2.4668: يُستخدم هذا الدرجة القياسية الأوروبية من إنكونيل 718 غالبًا في التطبيقات الصناعية وطيران الفضاء التي تتطلب سبيكة ذات أداء عالٍ يمكنها العمل تحت درجات حرارة عالية وإجهاد.

عملية التصنيع

تشمل إنتاج إنكونيل 718 عدة خطوات أساسية لضمان خصائص السبيكة المطلوبة. هذه العمليات ضرورية لضمان أن تكون السبيكة قادرة على تحمل الظروف القاسية التي تتعرض لها في مختلف التطبيقات.

1. الذوبان والتسبك: تُخلط العناصر السبائكية بعناية في فرن بالموجات الكهرومغناطيسية لضمان دقة التركيب الكيميائي لإنكونيل 718. يعتبر التركيب أمرًا حاسمًا لقوة السبيكة، ومرونتها ضد التآكل، ومقاومتها للأكسدة عند درجات الحرارة العالية.

2. الصب: بعد إذابة السبيكة، يتم تشكيلها إلى أشكال مختلفة مثل البلاتين، الإنهاءات، أو القوالب. يمكن معالجة هذه الأشكال بشكل أكبر للحصول على الشكل المطلوب، سواء كان سلكًا، ورقة، لوحة، أو مخزون قضبان.

3. العمل الساخن: بعد الصب، يخضع إنكونيل 718 لعمليات تشكيل ساخنة مثل التزوير أو الدرفلة لتشكيل الأشكال المطلوبة. هذا الخطوة تحسن بنية المادة الدقيقة، مما يعزز خصائصها الميكانيكية. غالباً ما يتبع عملية التشكيل الساخن معالجة حرارية بالحل لضمان القوة والمرونة المثلى.

4. العمل البارد: في بعض الحالات، يتم تشكيل إنكونيل 718 بارداً لتحسين acabado السطحي أو لتحسين خصائصه الميكانيكية بشكل أكبر. تساعد عمليات التشكيل البارد، مثل السحب والدرفلة، في تحقيق الأبعاد الدقيقة وتحسين قوة المادة وصلابتها.

5. المعالجة الحرارية: يتم تعريض إنكونيل 718 للمعالجة الحرارية، بما في ذلك تسخين الحل وعمليات التقدم العمري، لزيادة قوته ومرونته ضد التعب. هذه الخطوة حاسمة لتحقيق الخصائص الأداء المطلوبة للمعدن، بما في ذلك قوته الشدية العالية، مقاومته للزحف، ومقاومته المحسنة للتآكل.

6. التشطيبات: بعد المعالجة الحرارية، يمكن معالجة إنكونيل 718 بشكل إضافي من خلال التصنيع أو المعالجات السطحية لتحقيق المتطلبات البعدية والجمالية المحددة. وهذا يضمن أن المادة يمكن استخدامها في التطبيقات الهندسية عالية الدقة مع تحملات ضيقة وسلامة السطح.

7. الفحص والاختبار: التحكم في الجودة أمر أساسي لضمان أداء إنكونيل 718. يتم إجراء اختبارات شاملة تشمل اختبارات الشد، واختبارات التعب، والفحوصات البعدية للتأكد من أن المادة تلبي المتطلبات الصارمة لصناعتي الطيران والسيارات. كما تُستخدم تقنيات الفحص غير التدميري (NDT) مثل الاختبار بالموجات فوق الصوتية أو الاختبار بالأشعة السينية بشكل شائع لاكتشاف العيوب الداخلية.

متطلبات المستخدم

عند اختيار إنكونيل 718 للاستخدام في الطيران، أو السيارات، أو التطبيقات ذات الأداء العالي الأخرى، فإن المستخدمين عادةً ما يبحثون عن الصفات الرئيسية التالية:

1. المقاومة العالية للإجهاد والتعب: تتميز سبيكة إنكونيل 718 بقوة شد متفوقة ومقاومة للإجهاد التعبية، وهي ضرورية لتطبيقات مثل شفرات التوربينات، ومكونات المحركات، والأجزاء الهيكلية، حيث تخضع المكونات لضغوط شديدة أثناء التشغيل.

2. مقاومة الحرارة العالية: يتطلب المستخدمون من إنكونيل 718 الحفاظ على قوته ومقاومته للأكسدة حتى عند درجات حرارة تتجاوز 700°C (1290°F). يجب أن تحتفظ المادة بسلامتها تحت الظروف الحرارية العالية، مما يضمن عمرًا طويلًا وموثوقية للمكونات الحرجة.

3. مقاومة التآكل: توفر سبيكة إنكونيل 718 مقاومة ممتازة للتآكل العام والتآكل الموضعي (مثل التآكل النقطي والتآكل الشقوق) في البيئات العدوانية. هذا يجعلها مناسبة للاستخدام في صناعات الطيران والسيارات ومعالجة الكيماويات، حيث يكون التعرض للمواد التآكلية شائعًا.

4. قابلية الحركة: يُعرف إنكونيل 718 بقدرته الجيدة على اللحام، وهي خاصية أساسية للتطبيقات التي يجب فيها ربط الأجزاء معًا. تضمن مقاومة السبائك للكسر الساخن وسهولة اللحام الحصول على اتصالات قوية ومتينة في المكونات الحرجة المستخدمة في صناعتي الطيران والسيارات.

5. الدقة البعدية: يُستخدم إنكونيل 718 غالبًا في التطبيقات التي تتطلب أبعادًا دقيقة وتسامحًا ضيقًا. يحتاج الصانعون إلى أن تكون السبائك متسقة ومتجانسة في خصائصها لضمان موثوقية ومناعة المنتج النهائي وأمانه.