Inconel 718 Magas - hőmérsékleti alkalmazások megmunkálása

1

Inconel 718 retains >600 MPa hozamszilárdság 650 fokos, ez nélkülözhetetlenné teszi a turbinalemezek és az égő bélések számára [1]. A hagyományos megmunkálás gyors szerszám kopását és szakítómaradékot okoz, veszélyeztetve a fáradtság teljesítményét [2]. A hibrid kriogén - lézer -támogatott megmunkálás (CLAM) bebizonyította, hogy enyhítse ezeket a kérdéseket [3], ám a szisztematikus adatok reprezentatív hőterhelések alatt maradnak ritkák. Ez a tanulmány számszerűsíti a kagyló teljesítményét a kiindulási árvízhűtés ellen statisztikailag megtervezett kísérletek és fizika - alapú hőmérsékleti modellezéssel.

2 kutatási módszer
2.1 Kísérleti tervezés
A Taguchi L9 ortogonális tömböt választottuk ki a kísérleti futások minimalizálása érdekében, miközben rögzítették az első - rendelési interakciókat (1. táblázat). Független változók: vágási sebesség (VC), takarmány (F) és folyadék - nitrogén sugárhajtású nyomás (P). Függő változók: szerszám élettartama (T), szárny kopás (VB), felületi érdesség (RA), maradék feszültség (σr).

1. táblázat Az L9 tömb tényező szintje
Szint VC (M Min⁻¹)|f (mm rev⁻¹)|P (MPA)
1 | 30 | 0.05 | 2
2 | 60 | 0.10 | 4
3 | 90 | 0.15 | 6

2.2 Anyag és szerszámok
Munkadarab: oldat - kezelt és öregedve Inconel 718 (AMS 5662), keménység 44 ± 1 HRC. Vágó betét: Sandvik CNMG 120408-PM, 1105 fokozat (Tialn-Tin többrétegű, 3,5 um). Szerszámtartó: PSBNR 2525M12, megközelítési szög 75 fok, 6 fokos fok, 5 fok.

2.3 Készülék
Szerszámgép: DMG - Mori NLX 2500 SY, maximális orsó 4000 fordulat / perc. Kriogén kézbesítés: kettős - fúvóka folyadék - nitrogénrendszer (nyomás 0–8 MPa, áramlás 3–12 l min⁻¹). Lézer pre - Hő: 500 W rostos lézer (λ=1070 nm), folt átmérője 2 mm, teljesítmény -sűrűség 15 kW cm⁻².

2.4 Adatgyűjtés
A Kistler 9129AA triaxiális dinamométerrel mért erők; A 20 kHz -es és alacsony - pass -os mintavételi jelek 1 kHz -en szűrtek. A szerszám - chip interfész hőmérséklete kettős - hullám pirométerrel rögzítve (1,5–1,8 um, 1 kHz). Az x - Ray diffrakcióval meghatározott maradék stressz (Sin²ψ módszer, CR - K sugárzás) 50 µM növekedéssel. Az Alicona Infinitefocus G5 -en keresztül rögzített felületi érdesség (0,01 µm függőleges felbontás).

2.5 Hőmodellezés
A Johnson - Cook konstitutív paramétereket a - Hopkinson tesztekből 25–800 fok és 10⁻3 - 10⁴ S⁻¹ törzs aránya alapján fedeztük fel. Az elsődleges nyírási zónában a hőmérséklet -emelkedést az Oxley megmunkálási elméletével, az infravörös termográfiából származó hőpartíciós együtthatókkal párosítottuk.

3 Eredmények és elemzés
3.1 Szerszám élettartama és kopási mechanizmusai
Az 1. ábra a három hűtési stratégia szerinti kopás előrehaladását mutatja. A CLAM egységes kopási földnövekedést mutatott (VB=0.3 mm 28,7 perc alatt), míg az árvízhűtés elérte a - életkritériumot 12,1 perc alatt. A SEM mikrográfiák domináns diffúziós kopást mutattak az árvízhűtésben, amelyet kagylóban elnyomtak az alacsonyabb interfész hőmérséklete (ΔT ≈ 200 fok).

3.2 Felület integritása
A 2. ábra ellentétben áll az RA és a maradék stresszprofilok. A CLAM RA=0.31 ± 0,02 µm -t termelt, szemben az árvízhűtés alatti 0,47 ± 0,05 μm -rel. A maradék feszültség kagylóban nyomó (−380 ± 45 MPa) és 150 um mélységű maradt; Az árvízhűtés ({+120 ± 30 MPa) 50 um -on generált húzófeszültséget generált.

3.3 Fáradtsági teljesítmény
Három - pont hajlítás (ASTM E466) 650 fokos, a ciklusok kétszeres növekedését mutatta a kagylómintákhoz (2,6 × 10⁵) az árvízhez viszonyítva - hűtött kontrollok (1,3 × 10⁵). A fraktográfia megerősítette, hogy a repedés kezdeményezése a felületről a sub - felületre váltott, összhangban a nyomó -maradék feszültséggel.

3.4 A modell validálása
Az előrejelzett primer nyíró - zónahőmérsékletek a pirometriai adatok 8 % -án belül megállapodtak az összes paraméter -kombinációban (r²=0.92). A kalibrált hőmodell lehetővé teszi a folyamattervezők számára, hogy pre - válassza ki azokat a vágási paramétereket, amelyek az interfész hőmérsékletét 650 fok alatt tartják, minimalizálva a diffúziós kopást.

4 megbeszélés
4.1 Viselőképes mechanizmus
Az alacsonyabb interfész hőmérséklet a CLAM alatt gátolja a tialn oxidációját és csökkenti a kobalt -kötőanyag diffúzióját a chipbe, meghosszabbítja a szerszám élettartamát. A pre - lézer a kriogén fúvókák termikus sokkját moderálja, megakadályozva a mikro - chiping -et, amelyet a korábbi kriogén - előző kriogénben megfigyeltek [4].

4.2 A maradék stressz képződése
A nyomóstressz a megmunkált felület gyors kriogén oltásából származik. A lézer pre - hőszállítások túlzott hűtést, megakadályozva a törékeny fázis nukleációját (δ - ni₃nb), amelyek veszélyeztethetik a rugalmasságot [5].

4.3 Korlátozások
A kísérletek folyamatos fordulást alkalmaztak; Az őrlésre jellemző megszakított vágás megváltoztathatja a hőválasztást és a maradék stresszt. A kovácsolt lemezekben az anyag anizotropiáját nem foglalkoztak. A folyékony - nitrogénfogyasztás és a termelékenységnövekedés gazdasági értékelése folyamatban van.

4.4 Gyakorlati következmények
A CLAM lehetővé teszi a száraz vagy a - közelében az Inconel 718 alkatrészek száraz megmunkálását, akár 650 fokig, csökkentve a hűtőfolyadék -hulladékot 78 % -kal és a szerszámkészlet 40 % -kal. Az integráció az adaptív vezérléssel, a valós - időhöz képalkotáson alapul, hogy a beillesztést és a munkadarabok variabilitását kompenzálja.

5 Következtetések
A CLAM meghosszabbítja a szerszám élettartamát 2.4 - Hajtsa és megduplázza az Inconel 718 komponensek fáradtságát azáltal, hogy fenntartja a nyomó maradék feszültséget és az alacsony felületi érdességet 650 fokos. A validált termikus modell reprodukálható keretet biztosít a paraméterek kiválasztásához. A jövőbeni munkának a marás kísérleteire és az életciklus-költségek elemzésére kell összpontosítania.

Népszerű tags: Inconel 718 Magas - hőmérsékleti alkalmazásokhoz, Kína Inconel 718 Magas - hőmérsékleti alkalmazások gyártói, beszállítók, gyárak, gyárak.