Spezialmetall-Befestigungselemente - Inconel-Befestigungselemente, Bolzen, Muttern, Schrauben, Unterlegscheiben

Inconel ist ein eingetragenes Warenzeichen der Special Metals Corporation für eine Familie austenitischer Superlegierungen auf Nickel-Chrom-Basis.

Inconel-Legierungen sind oxidationskorrosionsbeständige Materialien, die sich gut für den Einsatz in extremen Umgebungen eignen, die Druck und Hitze ausgesetzt sind. Beim Erhitzen bildet Inconel eine dicke, stabile, passivierende Oxidschicht, die die Oberfläche vor weiteren Angriffen schützt. Inconel behält seine Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich, was für Hochtemperaturanwendungen attraktiv ist, bei denen Aluminium und Stahl aufgrund von thermisch induzierten Kristallleerstellen dem Kriechen unterliegen würden. Die Warmfestigkeit von Inconel wird je nach Legierung durch Mischkristallverfestigung oder Ausscheidungshärtung entwickelt.

Inconel ist ein eingetragenes Warenzeichen der Special Metals Corporation für eine Familie austenitischer Superlegierungen auf Nickel-Chrom-Basis.

Inconel-Legierungen sind oxidationskorrosionsbeständige Materialien, die sich gut für den Einsatz in extremen Umgebungen eignen, die Druck und Hitze ausgesetzt sind. Beim Erhitzen bildet Inconel eine dicke, stabile, passivierende Oxidschicht, die die Oberfläche vor weiteren Angriffen schützt. Inconel behält seine Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich, was für Hochtemperaturanwendungen attraktiv ist, bei denen Aluminium und Stahl aufgrund von thermisch induzierten Kristallleerstellen dem Kriechen unterliegen würden. Die Warmfestigkeit von Inconel wird je nach Legierung durch Mischkristallverfestigung oder Ausscheidungshärtung entwickelt.

Inconel-Legierungen werden typischerweise in Hochtemperaturanwendungen verwendet. Gängige Handelsnamen für

Inconel Alloy 625 umfasst: Inconel 625, Chronin 625, Altemp 625, Haynes 625, Nickelvac 625 und Nicrofer 6020.

Inconel Alloy 600 umfasst: NA14, N06600, BS3076, 2.4816, NiCr15Fe (FR), NiCr15Fe (EU) und NiCr15Fe8 (DE).

Inconel 718 umfasst: Nicrofer 5219, Superimphy 718, Haynes 718, Pyromet 718, Supermet 718 und Udimet 718.

Komposition:

Inconel-Legierungen variieren stark in ihrer Zusammensetzung, aber alle bestehen überwiegend aus Nickel mit Chrom als zweitem Element.

Eigenschaften:

Inconel-Legierungen sind oxidations- und korrosionsbeständige Materialien, die sich gut für den Einsatz in extremen Umgebungen mit hohen mechanischen Belastungen eignen. Beim Erhitzen bildet Inconel eine dicke und stabile passivierende Oxidschicht, die die Oberfläche vor weiteren Angriffen schützt. Inconel behält seine Festigkeit über einen weiten Temperaturbereich, was für Hochtemperaturanwendungen attraktiv ist, bei denen Aluminium und Stahl aufgrund thermisch induzierter Kristallleerstellen dem Kriechen unterliegen würden (siehe Arrhenius-Gleichung). Die Hochtemperaturfestigkeit von Inconel wird je nach Legierung durch Mischkristallverfestigung oder Ausscheidungsverfestigung entwickelt. Bei ausscheidungshärtenden oder ausscheidungsverfestigenden Varianten verbinden sich geringe Mengen Niob mit Nickel zu der intermetallischen Verbindung Ni3Nb oder Gamma-Doppelstrich (γ″). Gamma prime bildet kleine kubische Kristalle, die Schlupf und Kriechen bei erhöhten Temperaturen wirksam verhindern. Die Bildung von Gamma-Prime-Kristallen nimmt mit der Zeit zu, insbesondere nach drei Stunden einer Hitzeeinwirkung von 850 °C (1.560 °F), und wächst auch nach 72 Stunden Einwirkung weiter.

Bearbeitung:

Inconel ist aufgrund der schnellen Kaltverfestigung ein schwer zu formendes und mit traditionellen Kaltumformtechniken zu bearbeitendes Metall. Nach dem ersten Bearbeitungsdurchgang neigt das Kaltverfestigen dazu, bei nachfolgenden Durchgängen entweder das Werkstück oder das Werkzeug plastisch zu verformen. Aus diesem Grund werden ausgehärtete Inconels wie 718 mit einem aggressiven, aber langsamen Schnitt mit einem harten Werkzeug bearbeitet, wodurch die Anzahl der erforderlichen Durchgänge minimiert wird. Alternativ kann der Großteil der Bearbeitung mit dem Werkstück in a"gelöst" Form, wobei erst die letzten Schritte nach der Auslagerung erfolgen.

Außengewinde werden mit einer Drehmaschine bearbeitet, um "einziger Punkt"der Gewinde oder durch Walzen der Gewinde im lösungsbehandelten Zustand (bei härtbaren Legierungen) mit einer Schraubmaschine. Inconel 718 kann auch nach vollständiger Alterung unter Verwendung von Induktionswärme auf 700 ° C (1.290 ° F) ohne Erhöhung der Korngröße gerollt werden. [Zitat erforderlich] Löcher mit Innengewinde werden durch Gewindefräsen hergestellt. Innengewinde können auch unter Verwendung einer Senkkörper-Elektroerosionsbearbeitung (EDM) geformt werden.

Das Schneiden einer Platte erfolgt oft mit einem Wasserstrahlschneider. Auch bei der Bearbeitung von Nickellegierungen kommen neue Whisker-verstärkte Keramikfräser zum Einsatz. Sie entfernen Material mit einer Rate, die typischerweise achtmal schneller ist als bei Hartmetallfräsern. Abgesehen von diesen Verfahren können Inconel-Teile auch durch selektives Laserschmelzen und elektrochemische Bearbeitung hergestellt werden.

Wasserstrahl- oder Laserschleifen ist häufiger als maschinelles Bearbeiten ein bevorzugtes und wirtschaftliches Verfahren zum Formen und Endbearbeiten von Nickellegierungskomponenten. Durch die Härte der verwendeten Schleifmittel werden die Schleifscheiben von der Kaltverfestigung des Materials nicht so stark angegriffen und bleiben scharf und langlebig.

Verwendet:

Inconel wird häufig in extremen Umgebungen angetroffen. Es ist üblich in Gasturbinenschaufeln, Dichtungen und Brennkammern sowie Turboladerrotoren und -dichtungen, Motorwellen von elektrischen Tauchbrunnenpumpen, Hochtemperaturbefestigungen, chemischen Verarbeitungs- und Druckbehältern, Wärmetauscherrohren, Dampfgeneratoren und Kernkomponenten in nuklearen Druckbehältern Wasserreaktoren, Erdgasaufbereitung mit Schadstoffen wie H2S und CO2, Schalldämpfer für Schusswaffen und Auspuffanlagen der Formel 1, NASCAR, NHRA und APR, LLC. Es wird auch im Turbosystem des Mazda RX7 der 3. Inconel wird zunehmend in Kesseln von Müllverbrennungsanlagen verwendet. Der gemeinsame europäische Torus und die DIII-D-Tokamaks Vakuumgefäße bestehen aus Inconel. Inconel 718 wird häufig für kryogene Lagertanks, Bohrlochschächte und Bohrlochkopfteile verwendet.

Mehrere Anwendungen von Inconel in der Luft- und Raumfahrt umfassen:

Das Space Shuttle verwendete vier Inconel-Stollen, um die Feststoffraketen an der Startplattform zu befestigen, insgesamt acht Stollen trugen das gesamte Gewicht des flugbereiten Shuttle-Systems. Acht zerbrechliche Muttern sind auf der Außenseite der Feststoffraketen-Booster eingeschlossen, beim Start trennten Sprengstoffe die Muttern, die das Shuttle von seiner Startplattform freigeben.

North American Aviation konstruierte die Haut des nordamerikanischen X-15 Rocket-angetriebenen Flugzeugs aus einer Inconel-Legierung.

Rocketdyne verwendete Inconel X-750 für die Schubkammer des F-1-Raketentriebwerks, das in der ersten Stufe des Saturn-V-Boosters verwendet wurde.

SpaceX verwendet Inconel (Inconel 718) im Triebwerksverteiler ihres Merlin-Triebwerks, das die Trägerrakete Falcon 9 antreibt.

In einer Premiere für den 3D-Druck ist das SpaceX SuperDraco-Raketentriebwerk, das ein Start-Flucht-System für die bemannte Raumkapsel Dragon V2 bietet, vollständig gedruckt. Insbesondere wird die Brennkammer des Motors aus Inconel unter Verwendung eines Verfahrens des direkten Metall-Lasersinterns gedruckt und arbeitet bei sehr hoher Temperatur und einem Kammerdruck von 6,9 Megapascal (1.000 psi).

SpaceX hat die Raptor-Raketentriebwerksverteiler von SX300 später SX500 gegossen, die aus einer monokristallinen Nickellegierung bestehen (Verbesserung gegenüber älteren Inconel-Legierungen).

Inconel wird auch in der Automobilindustrie eingesetzt:

Tesla verwendet Inconel anstelle von Stahl im Hauptakkuschütz seines Model S, damit es unter der Hitze von Starkstrom federnd bleibt. Tesla behauptet, dass dies es diesen aufgerüsteten Fahrzeugen ermöglicht, die maximale Packungsleistung von 1300 auf 1500 Ampere sicher zu erhöhen, was eine Erhöhung der Leistungsabgabe (Beschleunigung) ermöglicht, die Tesla bezeichnet"Lächerlicher Modus".

Die Ford Motor Company verwendet Inconel zur Herstellung des Turbinenrads im Turbolader ihrer 2016 eingeführten EcoBlue-Dieselmotoren.

Die Auslassventile der NHRA Top Fuel und Funny Car Drag Racing Motoren werden aus Inconel hergestellt.

Ford Australien verwendete Inconel-Ventile in seinen Barra-Motoren mit Turbolader. Diese Ventile haben sich als sehr zuverlässig erwiesen und halten über 1900 PS.

BMW verwendet Inconel seitdem im Abgaskrümmer seines Hochleistungs-Luxusautos, des BMW M5 E34 mit dem legendären S38-Motor, der höheren Temperaturen standhält und den Gegendruck reduziert.

Jaguar Cars hat in seinen Jaguar F-Type SVR Hochleistungssportwagen serienmäßig eine neue leichte Inconel-Titan-Auspuffanlage eingebaut, die höheren Spitzentemperaturen standhält, den Gegendruck reduziert und 16 kg (35 lb) Masse aus dem Fahrzeug eliminiert.

Gerolltes Inconel wurde häufig als Aufzeichnungsmedium verwendet, indem es in Black-Box-Recorder in Flugzeugen eingraviert wurde.

Alternativen zum Einsatz von Inconel in chemischen Anwendungen wie Wäschern, Kolonnen, Reaktoren und Rohren sind Hastelloy, mit Perfluoralkoxy (PFA) ausgekleideter Kohlenstoffstahl oder faserverstärkter Kunststoff.