EOS NickelAlloy IN738: una nuova era per le applicazioni additive delle turbine a gas
15 novembre 2024 | Tempo di lettura: 5 min.
In qualità di leader mondiale nella tecnologia di produzione additiva (AM) industriale, EOS si impegna a rimanere all'avanguardia dell'innovazione con materiali innovativi che stabiliscono nuovi standard industriali. Un esempio di ciò è la EOS NickelAlloy IN738.
Questa superlega ad alte prestazioni è stata progettata per l'impiego in applicazioni impegnative ad alta temperatura e ad alta sollecitazione nei motori delle turbine a gas.
L'aggiunta dell'IN738 segna un progresso significativo nel portafoglio di materiali EOS, che risponde ad alcune delle sfide critiche affrontate da varie applicazioni in diversi settori, tra cui le turbine a gas.
Affrontare le sfide della produzione additiva con le superleghe
Le superleghe come l'IN738 sono sempre state fondamentali per le industrie che richiedono materiali in grado di resistere a condizioni estreme. Tuttavia, la produzione additiva di questi materiali, in particolare attraverso la Laser Powder Bed Fusion (LPBF), ha presentato sfide uniche. Storicamente, le superleghe in LPBF sono state soggette a problemi come microcricche e scarse prestazioni di scorrimento, che ne hanno limitato l'adozione su larga scala.
La microfessurazione, in particolare, è un problema significativo nell'AM LPBF a causa della presenza di elementi minori utilizzati per rafforzare i confini dei grani alle alte temperature. La rimozione totale di questi elementi per migliorare la lavorabilità, tuttavia, porta a un grave compromesso nelle capacità del materiale alle alte temperature, creando un difficile compromesso.
EOS NickelAlloy IN738: ottimizzato per prestazioni e lavorabilità
In EOS abbiamo adottato un approccio pionieristico per superare queste sfide, sviluppando una versione modificata della lega IN738. Grazie a un'approfondita attività di ricerca e sviluppo, supportata da simulazioni di solidificazione basate su CALPHAD, abbiamo ottimizzato la composizione della lega per mantenere gli elementi critici di rinforzo del bordo grano, riducendo al minimo i loro effetti negativi sulla lavorabilità.
La nostra lega modificata mostra una significativa riduzione della tendenza alla microfessurazione rispetto all'IN738 convenzionale. Questo risultato è stato ottenuto regolando attentamente la composizione degli elementi di lega, consentendo al materiale di essere lavorato tramite LPBF con una microstruttura densa e priva di cricche. Le simulazioni di solidificazione hanno svolto un ruolo cruciale nel prevedere e mitigare i rischi associati alle diverse composizioni, consentendoci di mettere a punto la lega prima di passare alla fase sperimentale.
Prestazioni migliorate in ambienti ad alta temperatura
I vantaggi della EOS NickelAlloy IN738 vanno oltre la sua migliore lavorabilità. Nei test di rottura sotto sforzo, la IN738 modificata ha dimostrato un aumento del 50% della durata di rottura rispetto alla composizione convenzionale. Questo miglioramento è fondamentale per componenti come le pale delle turbine a gas, che operano in condizioni di stress e temperatura elevati e continui. La notevole resistenza allo snervamento della lega offre una maggiore durata e affidabilità in servizio, prolungando notevolmente la vita del pezzo.
Inoltre, le migliori prestazioni di scorrimento dell'IN738 consentono di produrre strutture di raffreddamento nelle pale delle turbine con design più intricati e applicazioni simili. Questi progetti avanzati sono essenziali per migliorare l'efficienza e la longevità delle turbine, soprattutto se le temperature di esercizio continuano ad aumentare. Con l'IN738, i nostri clienti possono progettare pale che richiedono meno raffreddamento, grazie alla resistenza e alla stabilità superiori della lega alle alte temperature, combinate con geometrie di raffreddamento più efficienti realizzabili solo con l'applicazione dell'AM.
Vantaggi per le industrie aerospaziali ed energetiche
Per settori come l'aerospaziale e l'energia, dove l'efficienza e la durata dei componenti sono fondamentali, EOS NickelAlloy IN738 offre diversi vantaggi chiave. La maggiore resistenza allo scorrimento dell'IN738 consente di prolungare i cicli di vita dei componenti, il che significa che le turbine possono funzionare più a lungo senza dover sostituire frequentemente i pezzi. Questo non solo migliora le prestazioni complessive delle turbine, ma riduce anche in modo significativo i costi di manutenzione.
In particolare, gli attuali utilizzatori della EOS NickelAlloy IN939, ampiamente utilizzata per applicazioni simili, possono trovare notevoli vantaggi nel passare all'IN738. Le prestazioni superiori alle alte temperature e la lavorabilità dell'IN738 costituiscono un motivo convincente per cui i clienti dovrebbero prendere in considerazione il passaggio a questo nuovo materiale per ottenere una maggiore efficienza e durata nelle loro applicazioni critiche.
Un impegno per l'innovazione
L'impegno di EOS nel superare i limiti del possibile nell'AM è sottolineato dal nostro continuo investimento nell'innovazione dei materiali, di cui EOS NickelAlloy IN738 è un esempio tra i tanti. Questa applicazione riflette la nostra dedizione all'innovazione e alla fornitura ai nostri clienti di materiali all'avanguardia in grado di risolvere le loro sfide più pressanti.
In prospettiva, continuiamo a studiare ulteriori ottimizzazioni dell'IN738 per applicazioni ancora più impegnative. Sebbene la nostra attenzione per questo materiale rimanga rivolta alle turbine a gas, vediamo un potenziale per questa lega in altre applicazioni ad alte prestazioni, come i turbocompressori marini, dove prevalgono condizioni operative simili.
Con l'aggiunta di EOS NickelAlloy IN738, il portafoglio di materiali di EOS testimonia il nostro costante impegno per il progresso della tecnologia di produzione additiva. Affrontando le sfide di lunga data associate alle superleghe nell'AM LPBF, consentiamo ai nostri clienti dei settori aerospaziale ed energetico di ottenere maggiore efficienza, affidabilità e innovazione nelle loro operazioni.
Per saperne di più su EOS NickelAlloy IN738, sui suoi casi d'uso e sulle qualità del materiale, è possibile consultare il sito web.
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