Qu'est-ce que l'Inconel?
La première marque de superalliage Inconel a été déposée le 30 décembre 1932. L’une de ses premières utilisations enregistrées est dans le moteur à réaction Whittle des années 1940.
De nos jours, l’Inconel est encore largement utilisé dans l’industrie aérospatiale comme composant clé de la chambre de combustion d’un moteur à réaction. Il est généralement revêtu d’un matériau céramique qui peut l’aider à résister aux hautes températures. Plus récemment, les industries d’extraction du pétrole et du gaz l’ont utilisé grâce à sa capacité à tolérer les gaz corrosifs. On peut également le trouver dans les systèmes d’échappement des voitures NASCAR.
Aubes de turbines pour moteurs à réaction en Inconel – Groupe Safran
Propriétés approfondies de l'Inconel imprimé en 3D
Ce superalliage se distingue des autres métaux par son excellente résistance à l’oxydation et à la corrosion. Cela signifie que l’Inconel est largement utilisé dans des environnements extrêmes tels que le nucléaire ou l’aérospatiale.
La résistance à la corrosion de l’Inconel peut être attribuée à l’épaisse couche de passivation qui se forme par oxydation sur sa surface à haute température. Cela en fait un matériau de première classe par rapport à l’aluminium et à l’acier.
L’oxydation se produit lorsque l’oxygène interagit avec un matériau, par exemple un métal. L’oxydation peut entraîner la formation de rouille sur les surfaces métalliques. La corrosion, quant à elle, est la détérioration des matériaux. La corrosion peut également être causée par des environnements acides Comme le souffre que l’on peut retrouver dans les produits de réaction d’une turbomachine.
Les excellentes propriétés mécaniques que présente l’Inconel à haute température sont basées sur les composés intermétalliques. Ces composés sont de petits cristaux cubiques dans le matériau, ce qui limite le glissement et le fluage.
Les deux alliages les plus populaires que nous voyons sur le marché aujourd’hui sont l’Inconel 718 et 625. La composition chimique de l’Inconel 718 comprend du molybdène, du niobium et du tantale, de l’aluminium et du titane. L’alliage 625 est chimiquement composé de nickel, de chrome et de molybdène.
La différence de composition chimique entraîne une variation des propriétés des deux alliages, à savoir la résistance à l’oxydation et à la corrosion. Cela signifie que les deux alliages sont utilisés à des fins différentes.
L’alliage 625 convient parfaitement aux moteurs à réaction, aux échangeurs de chaleur, aux anneaux de turbine et aux valves de pression, entre autres. Cette variété d’Inconel est également connue pour sa résistance à l’eau de mer et aux produits chimiques agressifs.
L’homologue du 625, le 718, présente une résistance élevée à la corrosion. Cette caractéristique, associée à sa solidité et à sa dureté, le rend approprié pour les industries pétrolières et gazières.
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Fabrication additive d'Inconel
L’usinage de l’Inconel n’étant pas facile en raison de son écrouissage, il est conseillé d’utiliser l’impression 3D pour façonner la pièce.
L’impression 3D de l’Inconel se fait par fusion sur lit de poudre (plus connue sous le nom de SLM ou DMLS). Les technologies moins répandues mais également très importantes pour la fabrication additive de l’Inconel sont le dépôt par énergie directe (DED) et le jet de liant (BJ).
Les techniques de fusion sur lit de poudre utilisent un faisceau d’électrons ou un laser pour faire fondre le matériau en poudre. Il se forme une couche à la fois. Lorsque le faisceau se déplace plus loin, la zone fondue se refroidit rapidement et se solidifie. Si l’on procède à un nombre suffisant de couches, on obtient une pièce finie.
Pièce imprimée en 3D en Inconel – Materialise
Applications industrielles de l'Inconel imprimé en 3D
Ces matériaux sont parfaits pour les turbines à gaz destinées à l’aérospatiale, au pétrole et au gaz, aux navires, à l’industrie énergétique, aux industries chimiques et à l’industrie automobile. L’équipe Papadakis Racing de Californie a construit un grand collecteur de turbo imprimé en 3D pour sa dernière voiture de course. Voici une courte vidéo dans laquelle ils expliquent comment ils ont numérisé, conçu, fini et assemblé le modèle.
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