Inconel 625es apreciado por su resistencia a la corrosión, pero esa misma química del níquel-cromo-molibdeno hace que se endurezca más rápido y se recupere más que el acero al carbono durante el conformado en frío. Los fabricantes que aplican-reglas de flexión de acero dulce al Inconel 625 rutinariamente terminan con piezas agrietadas,-ángulos fuera-de tolerancia o herramientas-quemadas. Esta guía explica, en términos sencillos, cómo se comporta Inconel 625 bajo trabajo en frío, cómo se compara su velocidad de endurecimiento por trabajo y recuperación elástica con el acero inoxidable y el titanio, y qué prácticas de prensado, herramientas y recocido mantienen una operación de conformado predecible y libre de grietas.

¿Qué le sucede al Inconel 625 durante el trabajo en frío?

El trabajo en frío de Inconel 625 reorganiza su estructura cristalina para aumentar la resistencia y la dureza al tiempo que reduce la ductilidad restante, y debido a que la aleación se endurece más rápido que el acero inoxidable, este efecto de fortalecimiento aparece antes y más nítidamente a medida que avanza el conformado.

Justificación: Inconel 625 es una solución-sólida-aleación de níquel cúbico cara-centrada-reforzada. Cuando se dobla, se estira o se enrolla a temperatura ambiente, las dislocaciones - defectos microscópicos en la red cristalina - se multiplican y se enredan entre sí. Este enredo es lo que hace que el metal sea más duro y resistente, pero también consume la capacidad del material para estirarse más sin agrietarse. Debido a que Inconel 625 no tiene transformación de fase para aliviar este efecto (a diferencia de algunos aceros inoxidables que pueden transformarse en martensita), el endurecimiento es puramente impulsado por dislocación-y se acumula de manera constante con cada pasada de formación.

¿Qué tan rápido se endurece el Inconel 625 en comparación con el acero inoxidable y el titanio?

Inconel 625 tiene un exponente de endurecimiento por deformación-(valor n-) de aproximadamente 0,4 a 0,5 en estado recocido, mayor que el acero inoxidable 316L (aproximadamente 0,3 a 0,45) y mucho mayor que el titanio comercialmente puro (aproximadamente 0,05 a 0,1), lo que significa que Inconel 625 gana resistencia más rápido por unidad de deformación en frío que cualquiera de los materiales.

Tabla 1 - Exponente de endurecimiento aproximado-temperatura ambiente-y propiedades mecánicas del recocido. Los valores reales varían según el calor, la forma del molino y el tamaño del grano; verificar con informes de pruebas de fábrica certificados.

La consecuencia práctica es que Inconel 625 alcanza un determinado porcentaje de aumento en dureza y resistencia después de una reducción total en frío menor que la que el acero inoxidable necesita para alcanzar el mismo aumento. Los fabricantes acostumbrados al comportamiento de conformado del acero inoxidable deben esperar que Inconel 625 se sienta notablemente más rígido y más resistente a una mayor deformación al principio de una secuencia de conformado de múltiples-pasos.

¿Cómo afecta el endurecimiento por trabajo la fuerza de conformado y la selección de equipos?

Debido a que Inconel 625 comienza más fuerte y se endurece más rápido que el acero inoxidable, las fuerzas de conformado para piezas de espesor equivalente-generalmente son entre un 40 % y un 80 % más altas, lo que requiere prensas de mayor-tonelaje, herramientas más robustas y holguras de matrices más conservadoras que la configuración de acero inoxidable de un taller.

Justificación: Los requisitos de tonelaje de la prensa aumentan con la tensión de flujo del material, que aumenta continuamente a lo largo de la carrera de formación a medida que se acumula el endurecimiento por trabajo. Subestimar esto conduce a prensas con poca potencia que se paran a mitad de carrera, curvaturas incompletas o desgaste prematuro de las herramientas. Las implicaciones clave para el equipo incluyen:

• Tonelaje de prensa: El tamaño de las prensas se ajusta a la tensión de flujo del Inconel 625 al final de la carrera de formación, no solo a su límite elástico inicial, ya que el endurecimiento aumenta la fuerza necesaria a medida que avanza la curvatura.
• Espacio libre del troquel: use un espacio ligeramente mayor entre el punzón-para-el troquel que para el acero inoxidable-de espesor equivalente (comúnmente entre el 8% y el 10% del espesor por lado versus el 6% y el 8% para el acero inoxidable) para reducir la concentración de tensión de corte durante el corte y la perforación.
• Material y dureza de las herramientas: utilice acero para herramientas endurecido (D2, A2) o insertos de carburo para trabajos de gran volumen-, ya que la abrasividad y la resistencia del Inconel 625 aceleran el desgaste de las herramientas en comparación con el acero inoxidable.
• Rigidez de la máquina: prefiera las prensas hidráulicas o las prensas mecánicas-de estructura pesada que mantienen la fuerza durante un tiempo de permanencia más prolongado, ya que el conformado de Inconel 625 a menudo se beneficia de una carrera más lenta y controlada que el acero inoxidable.

¿Cuánta recuperación elástica deben esperar los ingenieros al formar Inconel 625?

Inconel 625 generalmente exhibe de 2 a 4 veces más recuperación elástica angular que el acero dulce y algo más que el acero inoxidable austenítico para una curvatura equivalente, porque la recuperación elástica aumenta con la relación entre el límite elástico y el módulo elástico, y el Inconel 625 tiene un alto límite elástico en un módulo similar al acero.

La recuperación elástica ocurre porque las fibras externas de una curvatura se esfuerzan más allá de su límite elástico (deformación plástica permanente), mientras que las fibras internas cerca del eje neutro permanecen en el rango elástico e intentan recuperar su forma original una vez que se libera la carga de formación. La magnitud de este efecto es aproximadamente proporcional al límite elástico dividido por el módulo elástico (σy/E). El módulo elástico del Inconel 625 (~207 GPa) es cercano al del acero, pero su límite elástico es considerablemente mayor que el del acero dulce y moderadamente mayor que el del acero inoxidable recocido 316L, por lo que su relación σy/E - y, por lo tanto, su recuperación elástica - es correspondientemente mayor.

¿Cómo se compara el Inconel 625 Springback con el acero inoxidable y el titanio?

Para un ángulo de curvatura equivalente, la recuperación elástica generalmente clasifica al titanio en primer lugar, al Inconel 625 en segundo lugar, y al acero inoxidable y al acero suave progresivamente en niveles inferiores, siguiendo la relación entre la resistencia-el rendimiento-y el módulo- de cada material en lugar de solo su resistencia absoluta.

Tabla 2 - Clasificación relativa de recuperación elástica y tolerancias típicas de sobreflexión por material. El ángulo de compensación real depende del radio de curvatura, el espesor y las herramientas; Las pruebas de producción deben confirmar los valores finales.

¿Cuáles son las mejores prácticas para doblar láminas y placas de Inconel 625?

El doblado confiable de Inconel 625 requiere un radio de doblado mínimo de aproximadamente 1 a 2,5 veces el espesor del material, según el calibre, un doblado excesivo deliberado para compensar el retroceso elástico y una orientación de la línea de doblado-a lo largo de la dirección de rodamiento siempre que sea posible.

Tabla 3 - Radios de curvatura mínimos recomendados para Inconel 625 recocido por espesor. Los radios más estrechos aumentan el riesgo de agrietamiento y pueden requerir un recocido intermedio.

Las mejores prácticas adicionales que reducen el agrietamiento y los rechazos dimensionales incluyen:

• Oriente la línea de plegado perpendicular (90 grados) a la dirección de laminado siempre que la geometría de la pieza lo permita, ya que la ductilidad a lo largo de la fibra suele ser menor que a lo largo de ella, y una línea de plegado perpendicular distribuye la tensión de manera más uniforme.
• Doble intencionalmente según el ángulo de compensación determinado a partir de las piezas de prueba o los rangos en la Tabla 2, luego verifique el ángulo final después de que el material se relaje.
• Utilice radios de punta de punzón generosos en lugar de punzones afilados, que concentran la tensión y promueven el agrietamiento de los bordes, especialmente en bordes cortados o cortados.
• Quite las rebabas y alise los bordes cortados antes de doblarlos, ya que-los bordes cortados contienen-material endurecido y propenso a agrietarse-que se convierte en la fibra exterior del doblez.
• Doble a una velocidad de ariete moderada y controlada en lugar de estampar a alta velocidad-, lo que permite que el material redistribuya la tensión en lugar de fracturarse localmente.

¿Cuándo se requiere recocido intermedio durante el conformado en frío?

Generalmente se requiere un recocido en solución intermedia una vez que la reducción en frío acumulada alcanza aproximadamente el 20-30 %, o antes si aparecen grietas en los bordes, atascamiento de la herramienta o recuperación elástica inesperada, porque la rápida velocidad de endurecimiento del Inconel 625 consume ductilidad más rápido que el acero inoxidable en la misma reducción.

Tabla 4 - Parámetros típicos de recocido de solución intermedia para Inconel 625 entre operaciones de conformado en frío-. Siempre confirme los parámetros con las especificaciones del material y los procedimientos de control de la atmósfera del horno.

Saltarse el recocido intermedio en piezas muy formadas es una de las causas más comunes de fallas por agrietamiento reportadas en el campo, porque el operador a menudo no puede distinguir visualmente una hoja completamente endurecida y propensa a agrietarse-de una con ductilidad restante hasta que realmente aparece una grieta.

¿Qué procesos de conformado funcionan bien para Inconel 625 y cuáles deben evitarse?

El doblado con plegadora, el conformado por rodillos y el embutido profundo con radios generosos están bien-probados para Inconel 625, mientras que el estampado-de radios agudos, el corte a alta-velocidad sin acondicionamiento de bordes y el estampado en frío de secciones gruesas conllevan un alto riesgo de agrietamiento y solo deben abordarse con procedimientos calificados.

Tabla 5 - Idoneidad de los procesos de conformado en frío-común para Inconel 625.

¿Cómo afecta el trabajo en frío la resistencia a la corrosión y las propiedades mecánicas del Inconel 625?

El trabajo en frío moderado aumenta la resistencia y dureza del Inconel 625 sin reducir significativamente su resistencia a la corrosión general, pero el trabajo en frío intenso combinado con la exposición posterior a temperaturas elevadas puede aumentar la susceptibilidad al agrietamiento por corrosión bajo tensión y al ataque intergranular si la pieza no se recoce adecuadamente o no se alivia la tensión-después.

Justificación: La resistencia a la corrosión del Inconel 625 proviene principalmente de su contenido de cromo y molibdeno que forma una película de óxido pasiva estable, una propiedad química que el trabajo en frío no elimina directamente. Sin embargo, el trabajo en frío introduce tensión residual y una mayor densidad de dislocaciones, las cuales pueden acelerar el agrietamiento por corrosión bajo tensión en ambientes susceptibles (como servicios cáusticos o de rodamientos de cloruro) si la pieza permanece en la condición as-formada y sin recocer. Para los componentes que entran en servicio agresivo, se recomienda un alivio de tensión de post-conformación-o un recocido de solución completa para restaurar una estructura de tensión baja-completamente recristalizada antes de que la pieza se ponga en servicio.

¿Qué prácticas de herramientas y lubricación reducen el irritamiento y el desgaste de las herramientas?

El desgaste prematuro y el desgaste prematuro de las herramientas se minimizan mediante el uso de lubricantes de presión extrema-sin cloro, superficies de herramientas pulidas o recubiertas y velocidades de conformado más lentas, porque la tendencia del Inconel 625 a endurecerse y adherirse al acero para herramientas es significativamente mayor que la del acero al carbono.

Utilice lubricantes sin cloro-ni azufre-formulados para aleaciones de níquel para evitar el riesgo de corrosión por tensión debido a residuos de lubricante a temperaturas elevadas.

• Especifique acero para herramientas endurecido y pulido (D2/A2) o herramientas con revestimiento de carburo-para resistir el desgaste adhesivo debido a la tendencia al desgaste del Inconel 625.
• Aplique recubrimientos PVD (como TiN o TiAlN) en herramientas de producción de alto-volumen para reducir aún más la fricción y el irritamiento.
• Reduzca la velocidad de conformado en comparación con la práctica del acero al carbono, lo que permite una mejor retención de la película lubricante y una distribución más uniforme de la tensión.
• Limpie las herramientas y vuelva a aplicar lubricante con frecuencia durante un ciclo de producción, ya que el material irritado se transfiere a la superficie del troquel rápidamente una vez que comienza.

Preguntas frecuentes

Sí, cuando se utilizan radios de curvatura generosos, velocidad de formación controlada, sobreflexión adecuada para la recuperación elástica y recocido intermedio con una alta reducción acumulativa, Inconel 625 se puede conformar en frío de manera confiable en soportes, tubos y componentes trefilados sin agrietarse.

¿Por qué el Inconel 625 necesita más curvatura que el acero inoxidable?

Inconel 625 necesita más sobreflexión porque su límite elástico en relación con su módulo elástico es mayor que el del acero inoxidable recocido, lo que aumenta la proporción de recuperación elástica (retorno elástico) después de que se elimina la carga de formación.

¿Cuánto se endurece Inconel 625 después de una sola pasada-de conformado en frío?

El aumento exacto depende del nivel de deformación y de la condición inicial, pero el exponente de endurecimiento por deformación-de Inconel 625 de aproximadamente 0,4 a 0,5 significa que la dureza y la resistencia aumentan abruptamente incluso a niveles de deformación moderados, generalmente más pronunciadamente que el acero inoxidable 316L que sufre la misma reducción.

¿El trabajo en frío reduce la resistencia a la corrosión del Inconel 625?

La resistencia a la corrosión general no se reduce significativamente con un trabajo en frío moderado, pero las piezas no recocidas-trabajadas en frío intenso pueden volverse más susceptibles al agrietamiento por corrosión bajo tensión en ambientes agresivos, por lo que se recomienda un recocido post-para servicios críticos o altamente corrosivos.

¿Cuál es el radio de curvatura mínimo para una lámina de Inconel 625 de 3 mm de espesor?

Para una lámina recocida de Inconel 625 de 3 mm de espesor, un radio de curvatura mínimo de aproximadamente 1,5 a 2 veces el espesor del material (4,5 a 6 mm) es un punto de partida razonable, aunque las pruebas de producción deben confirmar el radio para el temple, las herramientas y la orientación de curvatura específicos utilizados.