فنر اینکونل
تقریبا همه کسانی که دستی در صنعت دارند اهمیت آلیاژها و سوپر آلیاژها را می دانند. امروزه تقریبا کمتر قطعه صنعتی را می توان یافت که از یک عنصر خالص ساخته شده باشد. آلیاژها در گریدها و طیف های مختلف و با پایه هایی مانند آلومینیوم، آهن، نیکل، مس و غیره یک عضو اساسی صنعت قطعه سازی دنیا را تشکیل می دهند. بدون سوپر آلیاژها تولید بسیاری از وسایل امروزی و پیشرفته نظیر ساخت راکتورها، صنایع استخراج نفت و گاز و صنایع هوا و فضا امکان پذیر نبود. در این مقاله سعی داریم شما را با یکی از این سوپر آلیاژها که ویژگی های منحصر به فردی دارد آشنا کنیم و پس از آن به سراغ مقصود اصلی مقاله، یعنی معرفی فنر اینکونل برویم.
اینکونل چیست؟
به عنوان یک تعریف ابتدایی می توان گفت اینکونل سوپر آلیاژی است با گریدهای مختلف که پایه اصلی آن نیکل است. دیگر عناصر اصلی تشکیل دهنده اینکونل، کروم، آهن، مولیبدن و کبالت هستند که در محلولی جامد با استحکامی بالا تولید می شوند. ویژگی اصلی این آلیاژ مقاومت در برابر خوردگی در دما و فشار بالا و همچنین پایداری در محیط های خورنده اسیدی و سیالات دارای کلرید سدیم است. این آلیاژ برای اولین بار در سال 1940 میلادی در کشور انگلستان ساخته شد. آلیاژ اینکونل در صنعت دارای کاربردهای بسیاری است که می توان به تولید رآکتورهای هسته ای، هوا و فضا و تجهیزات کنترل آلودگی و قطعات زیر دریا اشاره کرد.
نیکل یک پایه آلیاژی مناسب
نیکل که پایه آلیاژ اینکونل محسوب می شود عنصر 28ام جدول تناوبی است. این عنصر که پنجمین عنصر شایع در روی زمین است یکی از عناصر پرکاربرد در صنعت آلیاژسازی به شمار می آید. بیش از 90 درصد نیکل استخراج شده از زمین در تولید آلیاژها مخصوصا فولادهای ضدزنگ به کار گرفته می شود. نیکل عنصری با مقاومت مکانیکی بالا است و از آنجایی که در گروه آهن و کبالت رده بنده می شود آلیاژهای ساخته شده بر پایه آن – مانند اینکونل – نیز از لحاظ خاصیت مغناطیسی و رسانایی جریان الکتریسیته، مشابه آهن عمل می کنند. البته باید توجه داشته باشید که این آلیاژها معمولا قیمت بالایی دارند. نیکل همچنین به خاطر مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون در صنعت پوشش دهی و آب کاری حضور پررنگی دارد.
تأثیر کروم در اینکونل
کروم قابلیت حلالیت خوبی در نیکل دارد و یکی از عناصر مهم در انواع آلیاژها علی الخصوص آلیاژهای پایه نیکل محسوب می شود. این عنصر در بسیاری از آلیاژها نقشی مهم در ضدزنگ بودن، بازتاب نور و افزایش مقاومت به خوردگی دارد .کروم فلزی ضد سایش و سخت است و خواص مقاومت به سایش و خوردگی اینکونل را افزایش می دهد. این عنصر می تواند تا 30 درصد وزنی در دمای اتاق در نیکل حل شود.
ویژگی ها و کاربردهای اینکونل
ویژگی اصلی آلیاژ اینکونل حفظ مقاومت کششی و خوردگی در دما و فشار بالا و همچنین استحکام بالا در برابر مواد خورنده و محیط های اسیدی و همچنین آب دریا است. زمانی که این آلیاژ در دمای بالا قرار می گیرد یک لایه اکسیدی پایدار و غیرفعال بر روی آن شکل می گیرد که آلیاژ را در برابر فشار، دما و خوردگی های شیمیایی و اکسیداسیون حفظ می کند. ویژگی دیگر اینکونل حفظ مقاومت به خزش و کششی در دمای بالاست. این ویژگی در انواع دیگر آلیاژها کمتر دیده می شود که می تواند گزینه خوبی برای استفاده در قطعات توربین های حرارتی، محفظه های احتراق، صنایع ذوب و نورد و… باشد.
فنر اینکونل
همان طور که گفته شد از اینکونل در ساخت قطعات مختلف می توان استفاده کرد. یکی از این قطعات فنر است. فنرهایی که در شرایط دمای بالا کار می کنند دچار تنش های بیشتری می گردند و خاصیت کشسانی خورد را به زودی از دست می دهند. فنرهایی که از جنس اینکونل ساخته می شوند معمولا از گرید 750 هستند. این گرید از استحکام تسلیم بالایی برخوردار است که توانایی فنر را در شرایط دمای بالا بیشتر می کند. در ضمن این فنر را می توان در محیط های خورنده به کار گرفت. آزمایش های مهندسی نشان می دهد که این فنر می تواند تا دمای 700 الی 900 درجه نیز استحکام خود را حفظ کند . این فنر در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی، صنایع نیروگاهی و زیر دریا به کار گرفته می شود. این فنرها باید دارای استاندارد ASTM و JIS باشد.
برخی از انواع گرید آلیاژ اینکونل :
– اینکونل 600:
این آلیاژ بر پایه نیکل و کروم می باشد که درصد نیکل نسبت به کروم آن از درصد بالاتری برخوردار است. این آلیاژ این امکان را دارد که در دماهای بالا خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی خود را حفظ کند و همچنین این ویژگی را دارا است که در دمای بالا جوشکاری بر روی آن آسان می باشد.
– اینکونل 625:
اینکونل 625 نسبت به اینکونل 600 درصد نیکل آن کمتر است اما کروم آن بیشتر است. این آلیاژ دارای کاربرد بسیاری در صنعت نفت، گاز و پتروشیمی می باشد چرا که دارای مقاومت بالایی در برابر خوردگی حفره ای و شیاری است همچنین مقاومت خوبی در جوش دارد. از آنجایی که تقاضای استفاده از این آلیاژ در بازار داخلی زیاد است به راحتی می توان آن را در داخل تهیه کرد.
-اینکونل 690:
ویژگی های این آلیاژ از جمله مقاومت بالا به اسید، محیط های گرد و غبار فلزی، سولفیداسیون و اکسیداسیون و مقاومت به تنش بالا و غیره باعث شده که در صنایعی مانند انتقال نفت و گاز و تجهیزات انتقال مواد شیمیایی کاربرد داشته باشد.
-اینکونل 751:
در این گرید میزان آلومینیوم را جهت بالارفتن استحکام شکست تا دمای 1600 درجه تنظیم کرده اند.
-اینکونل 792:
مقدار آلومینیوم این گرید به ترتیبی است که مقاومت به خوردگی آلیاژ در دمای بالا را افزایش می دهد.
-اینکونل 939:
این گرید از قابلیت جوشکاری خوبی برخوردار بوده و توسط فاز گاما پرایم استحکام دهی شده است.
– اینکونل 718:
در بین گریدهای اینکونل این گرید از پرکاربردترین آلیاژهای پایه نیکل می باشد چراکه استحکام بسیار بالا و داکتیلیته خوبی تا دمای 704 درجه سلسیوس دارد و نسبت به خوردگی و اکسیداسیون در دمای بالا مقاوم می باشد. این آلیاژ همچنین در دماهای فوق سرد خاصیت مکانیکی خود را حفظ می کند و همین امر باعث می شود که کاربرد بسیاری در ساخت سازه های هوافضایی داشته باشد.
-اینکونل 738:
یک سوپر آلیاژ غیر مغناطیسی می باشد که 60 درصد آن را نیکل تشکیل می دهد. این آلیاژ در سال 1967 تولید شد که هدف از تولید آن ساخت آلیاژی با ساختار پایدار، استحکام بالا و مقاومت در برابر خوردگی و اکسیداسیون می باشد. اینکونل 738 را با توجه به مقدار کربن موجود در آن به دو دسته اینکونل پر کربن با مقدار کربن 15 الی 20 درصد و اینکونل کم کربن با مقدار کربن آن 9 الی 18 درصد تقسیم می کنند.
