Aerospace korkean lämpötilan takoot: AMS-vaatimukset ja NDT-vaatimukset

"Korkean lämpötilan taonta" on osa, joka on muotoiltu puristamalla kuumaa metallia muotin välissä ja joka on yleensä valmistettu nikkelipohjaisesta superseoksesta, jotta se säilyttää lujuutensa ja kestää hapettumista 650-1200 asteen vyöhykkeellä, jossa suihkumoottorit ja kaasuturbiinit toimivat.

AMS-spesifikaatiot (julkaisija SAE International) ovat sopimus, joka määrittelee näiden metalliseosten kemian, sulatusmenetelmän, lämpökäsittelyn, lujuuden ja testauksen.

Neljä työhevonen taonta seokset ovatInconel 718(lujuus plus hitsattavuus),Inconel 625(korroosio ja hapettuminen),Hastelloy X(hapetus ~1200 asteeseen) ja Waspaloy (virumislujuus ~760 asteeseen).

NDT on pakollinen: ultraäänitestaus (UT) todistaa sisäisen eheyden, tunkeutumistesti (PT) löytää pinnan halkeamia, magneettinen hiukkastarkastus (MPI) tarkistaa ferromagneettiset teräkset ja radiografia (RT) tarkastaa monimutkaiset tai hitsatut osat.

Määritä aina ostotilauksessa AMS-numero, versiokirjain, kunto ja NDT-luokka. "Alloy 718" ei yksinään ole eritelmä.

Mitä ovat ilmailun korkean lämpötilan takoot?

Aerospace korkean lämpötilan takeet ovat metalliosia, jotka on muotoiltu puristamalla kuumaa metallia muottien välissä ja jotka on valmistettu nikkelipohjaisista superseoksista, jotta ne säilyttävät lujuutensa ja kestävät hapettumista 650-1200 asteen vyöhykkeellä, jossa suihkumoottorit ja kaasuturbiinit toimivat. Niillä on merkitystä, koska yksittäinen taontavirhe turbiinilevyssä tai kiinnikkeessä voi tehdä lentokoneen käytöstä.

Takominen eroaa valusta ja koneistamisesta. Valussa sula metalli kaadetaan muottiin; koneistuksessa metalli leikataan pois. Takomisessa kiinteä aihio puristetaan kuumana (tyypillisesti 950-1200 astetta nikkeliseoksille), mikä kohdistaa raevirran osan ääriviivoja pitkin ja sulkee sisäisiä aukkoja. Tämän raevirtauksen vuoksi taottu turbiinilevy vastustaa halkeamien kasvua paljon paremmin kuin samasta metalliseoksesta valmistettu koneistettu lohko. "Korkean lämpötilan" määrite tarkoittaa, että seos on suunniteltu säilyttämään käyttökelpoinen lujuus ja kestämään hilseilyä noin 650 asteen yläpuolella, paljon enemmän kuin tavallinen ruostumaton teräs kestää. Yksinkertaisesti sanottuna: nämä ovat kovimmat, lämmönkestävät metallimuodot, jotka pitävät moottorin koossa.

Mitkä AMS:n materiaalitiedot koskevat korkean lämpötilan ilmailutakoita?

Hallitsevat AMS-spesifikaatiot ovat SAE Internationalin julkaisemia tuotemuoto- ja kuntostandardeja; neljälle tärkeimmälle taontametallille avainnumerot ovat AMS 5662 / 5663 / 5664 (Inconel 718), AMS 5666 (Inconel 625), AMS 5754 (Hastelloy X) ja AMS 5708 / 5709 (Waspaloy). Jokainen ohjaa kemiaa, sulatuskäytäntöä, lämpökäsittelyä, mekaanisia ominaisuuksia ja sertifiointia.

AMS (Aerospace Material Specification) -asiakirjat ovat ilmailualan hankintojen lingua franca. Ne osoittavat tarkan kemiallisen ikkunan ja sulatusreitin (melkein aina VIM plus VAR - tyhjiöinduktiosulatus plus tyhjökaarisulatus - pyöriville osille) ja ilmoittavat lämpökäsittelyn tilan, jossa materiaali toimitetaan. Yksi metalliseos esiintyy siis useilla AMS-numeroilla tuotteen muodosta ja kunnosta riippuen, joten väärän numeron nimeäminen piirustukseen on todellinen suunnitteluvirhe, ei toimistovirhe.

Palvelukatot ovat nimellisiä "hyödyllisen lujuuden / hapettumisen" ohjeita; ohjausraja on aina suunnittelupiirustus ja erityinen AMS-versio.

Inconel 718 vs Inconel 625 vs Hastelloy X vs Waspaloy: Mikä taontaseos sinun tulisi määrittää?

Valitse seos vallitsevan vikatilan mukaan, jonka sinun on selviydyttävä: valitse Inconel 718, kun tarvitset parhaan lujuus- ja hitsattavuusyhdistelmän, Inconel 625, kun korroosio ja hapettuminen hallitsevat, Hastelloy X, kun sinun on käytettävä yli ~900 astetta, ja Waspaloy, kun virumislujuus yli ~650 astetta on etusijalla.

Nämä neljä metalliseosta eivät ole keskenään vaihdettavissa; jokainen on optimoitu eri rajoituksille. Inconel 718 on oletusarvo, koska sen gamma-double-prime (″) -vahvistuksen ansiosta se saavuttaa suuren lujuuden ja pysyy hitsattavana. Inconel 625 saa lujuutensa molybdeenistä ja niobiumista, ja se valitaan kohteisiin, joissa merivesi, pakokaasu tai hapettumisvaikutus ovat tärkeämpiä kuin huippulujuus.

Hastelloy X on kiinteä liuosseos, joka on valmistettu kestämään hapettumista ~ 1200 asteeseen asti, ja se on ihanteellinen staattisille kuumille rakenteille. Waspaloy, jota vahvistaa gamma-prime (′), voittaa ryömintälujuuden 650-760 asteen alueella pyörivän moottorin laitteistossa.

Mitä NDT-menetelmiä tarvitaan ilmailu- ja avaruustakoihin, ja mitä kukin havaitsee?

Ilmailu- ja avaruustakomoille tehdään rutiininomaisesti ultraäänitestaus (UT) sisäisen luotettavuuden, nesteen tunkeutumisen testauksen (PT) pintahalkeamien, magneettisten hiukkasten tarkastuksen (MPI) ferromagneettisten terästen ja radiografian (RT) monimutkaisten tai hitsattujen geometrioiden osalta. Pinta- ja sisätarkastukset täydentävät toisiaan, eivät koskaan korvaa toisiaan.

Takomo voi näyttää täydelliseltä ulkopuolelta, mutta piilottaa pinnan pinnan puutteen, tai olla sisältä puhdas, mutta siinä voi olla käsittelystä aiheutuvaa hiusrajaa. Jokainen NDT-menetelmä näkee eri luokan vikoja, minkä vuoksi lentokoneen rungon ja moottorin laatujärjestelmät pinoavat ne.

UT käyttää ääniaaltoja paljastamaan sisäiset tyhjiöt, sulkeumat ja kierrokset; PT käyttää väriainetta, joka imeytyy avoimiin pinnan halkeamiin ja leimahtaa kirkkaasti UV-valossa; MPI toimii vain magneettisilla teräksillä ja paljastaa pinnan ja pinnan lähellä olevat epäjatkuvuudet; RT käyttää röntgensäteitä tilavuusvirheiden kuvaamiseen paksuissa tai hitsatuissa osissa.

Miten NDT:n hyväksymiskriteerit sovitetaan AMS- ja ASTM-standardeihin?

Hyväksymiskriteerit määritellään tilatun standardin ja luokan mukaan, ei yleisellä "passilla", joten ostajan on mainittava sekä menetelmästandardi (esimerkiksi AMS 2630 Class A UT:lle) että sallittu indikaattorikoko; ferromagneettisten terästen osalta AMS 2300 -sarjan puhtausluokat muuntavat inkluusiomäärät hyväksymis-/hylkäysrajoihin.

NDT on merkityksetön ilman hyväksymissääntöä. Muokatun nikkelin ja terästuotteen UT:lle AMS 2630 (paksu) ja AMS 2632 (ohut) asettavat viitelohkopohjaiset laatutasot - FBH-vastaavan (tasapohjaisen reiän) heijastimen rajan ja tiheän ilmaisun säännöt. Läpäisyaineille AMS 2644 määrittelee tunkeutumisaineen tyypin, menetelmän ja herkkyystason (½ - 4), jotka määräävät, kuinka hieno halkeama voidaan löytää.

Teräksen puhtauden vuoksi AMS 2300 -tuoteperhe luokittelee materiaalit taajuuden (F) ja vakavuuden (S) mukaan magneettisten hiukkasten ilmaisupituuksista: AMS 2300 on korkealuokkainen, VAR/ESR-vaatimustaso kriittisille pyöriville osille ja AMS 2301 / 2304 ovat yleisimpiä lentokoneiden laatutasoja. Nämä MPI-puhtausvaatimukset koskevat ferromagneettisia teräksiä; UT ja PT hyväksyvät sen sijaan nikkelisuperseokset, koska ne ovat ei-magneettisia.

Miksi sulatuskäytäntö (VIM + VAR) ratkaisee takomisen luotettavuuden?

Kaksoissulatus – tyhjiöinduktiosulatus (VIM), jota seuraa tyhjiökaarisulatus (VAR) tai sähkökuonauudelleensulatus (ESR) – poistaa ei-metalliset sulkeumat ja kaasutaskut, joista muutoin tulisi halkeamia pyörivässä takouksessa, minkä vuoksi kriittisten osien AMS-spesifikaatiot edellyttävät sitä.

Takon käyttöikä määräytyy kauan ennen lämpökäsittelyä aloitusaihion puhtauden mukaan. Ilmasulatettu teräs voi sisältää oksidi- ja sulfidisulkeumia, jotka toimivat sisäisinä jännityksen nousujohteina; turbiinilevyn syklisten kuormien alla nämä kasvavat väsymishalkeamiksi. VIM sulattaa lejeeringin tyhjiössä liuenneiden kaasujen ja kevyiden alkuaineiden poistamiseksi, ja VAR / ESR sulattaa harkon uudelleen kontrolloituna pisarana, jolloin saadaan tasainen, inkluusiota sisältämätön elektrodi.

AMS 5662 ja premium 2300-sarjan puhtausvaatimukset vaativat nimenomaan VIM + VAR / VAR-luokan sulatusta vaativimmille pyöriville laitteille, ja sertifikaatti, joka ilmoittaa vain "718" ilman sulamisreittiä, ei osoita vaatimustenmukaisuutta.

Mitä dokumentaatiota ja jäljitettävyyttä AMS vaatii ilmailutakoista?

AMS-yhteensopivuus on todistettu niin paperilla kuin osallakin: jokaisella taontalaivalla on sertifioitu tehtaan testiraportti (CMTR), joka on sidottu lämpö-/eränumeroon, tallennuskemia, mekaaniset ominaisuudet, lämpökäsittely, sulatuskäytäntö, raekoko ja NDT-tulokset, jotka kaikki voidaan jäljittää alkuperäiseen sulatteeseen.

Ilmailu- ja avaruusalan toimitusketjut rakentuvat jäljitettävyydelle. Taonta ilman vastaavaa CMTR:ää ei ole toiminnallisesti lentokelpoinen, vaikka metalli olisi täydellinen, koska kukaan ei pysty todistamaan, mistä sulatuksesta se on peräisin tai mitkä testit se läpäisi. AMS-järjestelmä odottaa testausta toimitetussa tilassa dokumentoidulla näytteenotolla, ja sertifikaatissa on yksilöitävä spesifikaatio ja versio (esimerkiksi "AMS 5662M", ei vain "AMS 5662") sekä lämpönumero. Lloydsin, Bureau Veritaksen tai DNV:n kaltaisten tahojen suorittama kolmannen osapuolen tarkastus vaaditaan usein kriittisiin hankintoihin, ja tiedot säilytetään vuosia, jotta osa voidaan tarkastaa vuosikymmeniä myöhemmin.

Kuinka sinun pitäisi määrittää AMS ja NDT ostotilauksessa?

Kirjoita ostotilaus niin, että toimittaja ei voi toimittaa "väärää oikeaa metalliseosta": nimeä tarkka AMS-numero versiokirjaimella, tuotteen muoto ja kunto, sulatuskäytäntö, NDT-menetelmä ja -luokka, sertifiointitaso ja merkintä-/lämpöjäljitettävyysvaatimukset.

Yleisin hankintavirhe on tilaus, jossa lukee vain "Alloy 718". Kaksi toimittajaa voivat tarjota saman hinnan samalle nimellislejeeringille ja toimittaa materiaalia erilaisilla sulareiteillä, eri testauksilla ja eri sallituilla kemiallisilla ominaisuuksilla. Tekniset tiedot, versio ja kunto muuttavat metalliseoksen nimen ostoksi. Puolustettava tilausrivi lukee jotain: "Inconel 718 taot AMS 5663 Rev M, VIM + VAR, liuoskäsitelty ja saostuskarkaistu, 100 % UT AMS 2630 Class A, PT - AMS 2644 Level 3, EN 10204 3.1CMTR-numero ja 3.2-jäljitettävyys."

Usein kysytyt kysymykset

K: Onko Inconel 718 vahvempi kuin Hastelloy X?

A:Veto- ja myötölujuuden suhteen huoneenlämpötilassa ja kohtalaisessa lämpötilassa kyllä ​​- vanhentunut Inconel 718 saavuttaa noin 1275 MPa:n vetolujuuden verrattuna Hastelloy X:n noin 690-755 MPa:iin. Mutta Hastelloy X voittaa hapettumisenkestävyyden ja käyttölämpötilan, elinkelpoisena pysyminen ~1200 asteeseen asti, jolloin lujuus menettäisi 7180 astetta. Valitse tehtävän mukaan, ei yhden numeron mukaan.

K: Voitko korvata AMS 5663:n AMS 5662:lla?

A:Ei sokeasti. AMS 5662 on liuoskäsitelty (pehmeä, koneistettava) tila, jota käytetään koneistettaessa ja ikääntyessä; AMS 5663 on jo sadekarkaistu (täysi luja, toimitetaan valmiina). Ne ovat samaa metalliseosta ja muotoa, mutta erilaiset olosuhteet, joten vaihtaminen riippuu täysin piirustuksesi lämpökäsittelytarkoituksesta.

K: Tarvitsevatko nikkelisuperseokset magneettisen hiukkastarkastuksen?

A:Yleensä ei. Inconel 718 / 625 ja Hastelloy X ovat ei-magneettisia, joten MPI (AMS 2300-sarja) ei sovellu; niiden puhtaus ja pinnan eheys ovat UT (AMS 2630 / 2632) ja PT (AMS 2644) todistamia. MPI on varattu ferromagneettisille teräksille.

K: Mitä "AMS 2630 Class A" tarkoittaa taontatilauksessa?

A:Se tarkoittaa 100 %:n ultraäänitarkastusta takomukselle AMS 2630:n mukaan tiukimmalla (luokka A) hyväksyntätasolla, ja hylättävät indikaatiot määrittävät tasapohjaisia ​​reikiä vastaavat heijastimet ja tiheän ilmaisun säännöt - taso, joka tyypillisesti vaaditaan kriittisiltä pyöriviltä tai lentoturvallisilta osilta.