Choisir le bon alliage Inconel pour le moulage à la cire perdue haute température

Si vous avez besoin de pièces pour résister à des températures élevées, à l'oxydation et aux produits chimiques corrosifs, envisagez de les mouler à la cire perdue en Inconel. L'Inconel est un superalliage à base de nickel qui résiste à l'oxydation et conserve sa résistance à des températures supérieures à 1 000 °F. Il est produit dans un certain nombre de compositions différentes, certaines étant moulées à la cire perdue plus que d'autres.

Cet article examine l'Inconel. Il discute les différents types et compositions et explique les avantages de fabriquer des pièces Inconel par le processus de moulage à la cire perdue.

Introduction à l'Inconel et aux superalliages

L'Inconel est une marque déposée appartenant à Special Metals Corporation. Si vous spécifiez qu'une pièce doit être faite en Inconel, vous demandez l'un de leurs produits. D'autres entreprises fabriquent des superalliages similaires, mais ils ne peuvent pas y apposer le nom Inconel.

« Superalliage » est utilisé pour décrire un métal qui conserve sa résistance à mesure qu'il se rapproche de son point de fusion. Les non-superalliages comme l'acier inoxydable deviennent progressivement plus faibles à mesure qu'ils chauffent, mais un superalliage a sa résistance totale lorsqu'il est à 90 % de sa température de fusion.

L'Inconel a une caractéristique particulière qui le rend extrêmement utile pour les environnements oxydants : à mesure qu'il chauffe, il forme une couche d'oxyde passivante à la surface. Cela résiste à l'oxydation qui raccourcit rapidement la vie des pièces faites d'autres alliages.

Les superalliages se divisent en trois types : ceux à base de nickel, ceux à base de cobalt, et un groupe plus petit à base de fer. L'Inconel est environ 60 % nickel, 18 % chrome et 19 % fer, plus des quantités traces de cobalt, molybdène, aluminium et titane. Les proportions exactes sont ce qui différencie les divers types d'Inconel, et les superalliages équivalents.

Pourquoi mouler l'Inconel à la cire perdue ?

La dureté, la ténacité et la résistance à haute température rendent les superalliages à base de nickel extrêmement difficiles à usiner. Le moulage à la cire perdue évite ce problème en produisant des pièces précises de forme quasi nette. Bien que les processus utilisés pour fabriquer les modèles en cire et les noyaux céramiques soient compliqués, les moulages à la cire perdue nécessitent peu d'usinage final. Cela rend le moulage à la cire perdu rentable pour des pièces plus complexes requises en volumes plus élevés.

Dans les premiers jours des superalliages, les pièces étaient forgées plutôt que moulées. Cependant, le développement du moulage à la cire perdue sous vide a éliminé les problèmes de porosité qui affligeaient les premières tentatives de moulage. Aujourd'hui, presque tout le moulage à la cire perdue de superalliages est effectué sous vide.

Un traitement thermique correct est essentiel

Les superalliages comme l'Inconel tirent leur résistance de la façon dont l'alliage cristallise. Le processus de traitement thermique post-moulage est une partie intégrante de cela.

Le problème avec les superalliages est que les nombreux éléments composant l'alliage se solidifient à différentes températures. Cela peut les amener à se séparer. Le traitement thermique y remédie en ré-homogénéisant l'alliage.

Le traitement thermique implique un recuit de solution par trempe à environ 1 800 °F, après quoi l'alliage est trempé à l'eau. Cela peut être suivi par un durcissement par précipitation qui implique une série de trempes à des températures progressivement plus basses. Les nuances d'Inconel durcies par précipitation ont tendance à avoir la plus haute résistance à haute température et résistance à la corrosion.

Types d'Inconel pour le moulage à la cire perdue

Plus de 20 types de superalliages à base de nickel sont vendus sous le nom Inconel. Ceux le plus souvent moulés à la cire perdue sont 600, 625, 713 et 718. Cependant, d'autres types tels que 617 et 690 peuvent également être moulés de cette façon. (Notez que 600 et 625 ne sont pas appropriés pour le durcissement par précipitation.)

Pour les projets nécessitant un type spécifique d'Inconel, consultez un spécialiste de fonderie avant de vous engager à utiliser le processus de moulage à la cire perdue.

Pour des alternatives à l'Inconel, une indication est lorsque les alliages sont décrits par le même numéro. Par exemple, l'Inconel 718 est souvent décrit plus généralement comme « Alliage 718 ». De plus, Haynes 230, Rene 41 et MAR-M200 (de Martin Marietta) sont similaires en composition.

Conseils de sélection de superalliage pour votre projet

Les superalliages à base de nickel comme l'Inconel offrent une résistance exceptionnelle à haute température. La plupart résistent également à l'oxydation et à l'attaque chimique, les rendant appropriés pour une multitude d'applications de traitement chimique et pétrolier « down hole ». Cependant, cette résistance les rend très difficiles à usiner.

Certains types d'Inconel sont appropriés pour le forgeage. Pour des géométries complexes, cependant, le processus de moulage à la cire perdue est une meilleure alternative. Sa haute précision minimise la quantité d'usinage nécessaire, ce qui a l'avantage supplémentaire de maintenir les coûts de fabrication totaux compétitifs.

Impro est expérimenté avec le moulage à la cire perdue d'Inconel et d'autres superalliages. Pour des conseils sur le type de métal le plus approprié pour votre application, contactez-nous.