Unconel 718 Machining για υψηλές - Εφαρμογές θερμοκρασίας

1

Inconel 718 retains >600 MPa αντοχή απόδοσης σε 650 βαθμούς, καθιστώντας την απαραίτητη για δίσκους στροβίλου και επενδύσεις καυστήρων [1]. Η συμβατική μηχανική κατεργασία προκαλεί ταχεία φθορά εργαλείων και υπολειμματική τάση εφελκυσμού, συμβιβάζοντας την απόδοση κόπωσης [2]. Τα υβριδικά κρυογονικά - υποβοηθούμενη από λέιζερ (CLAM) έχουν δείξει τη δυνατότητα να μετριάσουν αυτά τα ζητήματα [3], ωστόσο τα συστηματικά δεδομένα κάτω από αντιπροσωπευτικά θερμικά φορτία παραμένουν σπάνια. Αυτή η μελέτη ποσοτικοποιεί την απόδοση του CLAM έναντι της ψύξης πλημμυρών βάσης χρησιμοποιώντας στατιστικά σχεδιασμένα πειράματα και φυσική - βασισμένη στη μοντελοποίηση θερμοκρασίας.

2 μέθοδοι έρευνας
2.1 Πειραματικός σχεδιασμός
Μια ορθογώνια συστοιχία Taguchi L9 επιλέχθηκε για να ελαχιστοποιήσει τις πειραματικές διαδρομές ενώ καταγράφει πρώτα τις αλληλεπιδράσεις - (Πίνακας 1). Ανεξάρτητες μεταβλητές: ταχύτητα κοπής (VC), τροφοδοσία (F) και υγρό - πίεση αζώτου αζώτου (P). Εξαρτημένες μεταβλητές: Ζωή εργαλείων (T), φθορά (VB), τραχύτητα επιφάνειας (RA), υπολειμματική τάση (σR).

Πίνακας 1 Επίπεδα παράγοντα για συστοιχία L9
Επίπεδο|VC (m min⁻⁻)|F (mm rev⁻⁻)|P (MPa)
1 | 30 | 0.05 | 2
2 | 60 | 0.10 | 4
3 | 90 | 0.15 | 6

2.2 Υλικό και Εργαλεία
Τεμάχιο εργασίας: Λύση - Επεξεργασμένο και ηλικίας IncoNel 718 (AMS 5662), σκληρότητα 44 ± 1 HRC. Εισαγωγή κοπής: Sandvik CNMG 120408-PM, βαθμός 1105 (Tialn-Tin Multilayer, 3,5 μm). ΚΑΤΑΛΟΓΟΣ ΕΡΓΑΛΕΙΑ: PSBNR 2525M12, Γωνία προσέγγισης 75 βαθμοί, γρανίτη 6 βαθμούς, κάθαρση 5 βαθμού.

2.3 Συσκευή
Εργαλείο μηχανής: DMG - mori nlx 2500 sy, μέγιστη άτρακτο 4.000 σ.α.λ. Κρυογονική παράδοση: Dual - υγρό ακροφύσιο - σύστημα αζώτου (πίεση 0-8 MPa, ροή 3-12 l min⁻⁻). LASER PRE - Θερμότητα: λέιζερ ίνας 500 W (λ=1070 nm), διάμετρο σημείου 2 mm, πυκνότητα ισχύος 15 kW cm⁻2.

2.4 απόκτηση δεδομένων
Δυνάμεις που μετρήθηκαν από το τρισαξονικό δυναμόμετρου Kistler 9129AA. Τα σήματα δείχνουν δειγματοληψία στα 20 kHz και χαμηλά - διηθήθηκαν σε 1 kHz. Η θερμοκρασία διασύνδεσης εργαλείων -τσιπ που συλλαμβάνεται από το Dual - πυρόμετρο κύματος (1,5-1,8 μm, 1 kHz). Η υπολειμματική τάση που προσδιορίζεται με τη διάθλαση ακτίνων x - ακτίνων (sin², cr - k ακτινοβολία) σε αυξήσεις 50 μm. Η τραχύτητα της επιφάνειας που καταγράφηκε μέσω Alicona InfiniteFocus G5 (0,01 μm κατακόρυφη ανάλυση).

2.5 Θερμική μοντελοποίηση
Οι συστατικές παράμετροι Johnson -Cook επανατοποθετήθηκαν από τις δοκιμές SPLIT - Hopkinson σε 25-800 βαθμούς και 10⁻3 -10⁴ S⁻⁻ RATE RATE. Η αύξηση της θερμοκρασίας στην πρωτεύουσα ζώνη διάτμησης προβλεπόταν χρησιμοποιώντας τη θεωρία μηχανικής κατεργασίας του Oxley σε συνδυασμό με συντελεστές διαχωρισμού θερμότητας που προέρχονται από υπερύθμη θερμογραφία.

3 Αποτελέσματα και Ανάλυση
3.1 Μηχανισμοί ζωής εργαλείων και φθοράς
Το σχήμα 1 δείχνει την εξέλιξη της φθοράς κάτω από τις τρεις στρατηγικές ψύξης. Το CLAM παρουσίασε ομοιόμορφη αύξηση της γης (VB=0.3 mm στα 28,7 λεπτά), ενώ το Criterion Life Criterion από την ψύξη πλημμυρών - στη ζωή στα 12,1 λεπτά. Οι μικρογραφίες SEM αποκάλυψαν κυρίαρχη φθορά διάχυσης στην ψύξη των πλημμυρών, καταστέλλονται σε αχιβάδες από τη χαμηλότερη θερμοκρασία διεπαφής (ΔT ≈ 200 βαθμοί).

3.2 ακεραιότητα επιφάνειας
Το σχήμα 2 έρχεται σε αντίθεση με τα RA και τα προφίλ υπολειμματικής τάσης. Το CLAM παρήγαγε RA=0.31 ± 0,02 μm, σε σύγκριση με 0,47 ± 0,05 μm υπό ψύξη πλημμυρών. Η υπολειμματική τάση σε αχιβάδες παρέμεινε συμπιεστική (-380 ± 45 MPa) σε βάθος 150 μm. Η ψύξη πλημμύρας παρήγαγε τάση εφελκυσμού (+120 ± 30 MPa) στα 50 μm.

3,3 απόδοση κόπωσης
Τρεις - κάμψη σημείων (ASTM E466) στους 650 βαθμούς κατέδειξαν διπλή αύξηση των κύκλων σε αποτυχία (2,6 × 10⁵) για δείγματα αλεξίπτωτων σε σχέση με τις πλημμύρες {{5} ψύκτρα (1,3 × 10⁵). Το Fractography επιβεβαίωσε την έναρξη της ρωγμής που μετατοπίστηκε από επιφάνεια σε επιφάνεια -, σύμφωνα με συμπιεστική υπολειμματική τάση.

3.4 Επικύρωση μοντέλου
Προβλεπόμενη πρωτογενή διάτμηση - Οι θερμοκρασίες ζώνης συμφωνήθηκαν εντός του 8 % των δεδομένων πυρομετρίας σε όλους τους συνδυασμούς παραμέτρων (r²=0.92). Το βαθμονομημένο θερμικό μοντέλο επιτρέπει στους υπεύθυνους σχεδιασμού διεργασιών να προ -επιλέγουν παραμέτρους κοπής που διατηρούν τη θερμοκρασία διεπαφής κάτω από 650 βαθμούς, ελαχιστοποιώντας τη φθορά διάχυσης.

4 συζήτηση
4.1 Μηχανισμός καταστολής φθοράς
Η χαμηλότερη θερμοκρασία διεπαφής κάτω από το CLAM αναστέλλει την οξείδωση του Tialn και μειώνει τη διάχυση του συνδετικού κοβαλτίου στο τσιπ, επεκτείνοντας τη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Το λέιζερ Pre - θερμότητα μετριάζει το θερμικό σοκ από κρυογονικά αεριωθούμενα αεριωθούμενα, αποτρέποντας το micro - chipping που παρατηρήθηκε σε προηγούμενες κρυογονικές - μόνο μελέτες [4].

4.2 Σχηματισμός υπολειμματικής τάσης
Η συμπιεστική τάση προέρχεται από την ταχεία κρυογονική απόσβεση της κατεργασμένης επιφάνειας. LASER PRE - Θερμότητα Αντισταθμίσεις υπερβολική ψύξη, εμποδίζοντας την πυρήνωση της εύθραυστης φάσης (Δ - ni₃nb) που θα μπορούσε να θέσει σε κίνδυνο την ολκιμότητα [5].

4.3 Περιορισμοί
Τα πειράματα χρησιμοποίησαν συνεχή στροφή. Η διακόπτη κοπής τυπική για την άλεση μπορεί να μεταβάλει τη θερμότητα και το υπολειμματικό στρες. Η ανισοτροπία υλικού σε σφυρηλατημένους δίσκους δεν αντιμετωπίστηκε. Η οικονομική αξιολόγηση του υγρού - κατανάλωσης αζώτου έναντι των κερδών παραγωγικότητας εκκρεμεί.

4.4 Πρακτικές συνέπειες
Το CLAM επιτρέπει ξηρό ή κοντά - ξηρή μηχανική κατεργασία των εξαρτημάτων IncoTEL 718 για εξυπηρέτηση έως και 650 βαθμούς, μειώνοντας τα απόβλητα ψυκτικού κατά 78 % και το απόθεμα εργαλείων κατά 40 %. Η ενσωμάτωση με τον προσαρμοστικό έλεγχο που βασίζεται σε πραγματικό - χρονική θερμική απεικόνιση συνιστάται για να αντισταθμιστεί η μεταβλητότητα της φθοράς και του τεμαχίου εργασίας.

5 συμπεράσματα
Το CLAM επεκτείνει τη ζωή του εργαλείου 2.4 - Διπλώστε και διπλασιάζει τη διάρκεια ζωής των συστατικών unconel 718 διατηρώντας τη συμπιεστική υπολειμματική τάση και χαμηλή τραχύτητα επιφάνειας σε 650 μοίρες. Το επικυρωμένο θερμικό μοντέλο παρέχει ένα αναπαραγώγιμο πλαίσιο για την επιλογή παραμέτρων. Η μελλοντική εργασία θα πρέπει να επικεντρωθεί στις δοκιμές άλεσης και στην ανάλυση κόστους του κύκλου ζωής.

Δημοφιλείς Ετικέτες: unconel 718 Μη μηχανική κατεργασία για υψηλές - Εφαρμογές θερμοκρασίας, China Inconel 718 Μη μηχανική κατεργασία για υψηλό - Κατασκευαστές εφαρμογών θερμοκρασίας, προμηθευτές, εργοστάσιο