Inconel 718 Mętowanie do aplikacji temperaturowych o wysokiej -

1

Inconel 718 retains >600 MPa granica plastyczności przy 650 stopniach, co czyni ją niezbędną w przypadku dysków turbinowych i wkładek do spalania [1]. Konwencjonalna obróbka obciąża szybkie zużycie narzędzi i stres resztkowy na rozciąganie, zagrażając wydajności zmęczenia [2]. Hybrydowe kriogeniczne - obróbka wspomagana laserowo (CLAM) wykazała potencjał do złagodzenia tych problemów [3], ale systematyczne dane pod reprezentatywnymi obciążeniami termicznymi pozostają rzadkie. To badanie określa wydajność małży w stosunku do wyjściowego chłodzenia powodziowego przy użyciu modelowania temperatury opartej na temperaturze opartym na statystycznie statystycznie zaprojektowanych i fizyki -.

2 metody badawcze
2.1 Projekt eksperymentalny
Wybrano tablicę ortogonalną Taguchi L9 w celu zminimalizowania przebiegów eksperymentalnych podczas przechwytywania najpierw interakcji zamówienia - (Tabela 1). Zmienne niezależne: prędkość cięcia (VC), pasza (f) i ciecz - ciśnienie azotu (p). Zmienne zależne: żywotność narzędzia (t), zużycie flanki (VB), chropowatość powierzchni (RA), naprężenie resztkowe (σr).

Tabela 1 Poziomy współczynnika dla tablicy L9
Poziom|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 Materiał i oprzyrządowanie
Obrabia: Rozwiązanie - traktowane i starzejące się Inconel 718 (AMS 5662), twardość 44 ± 1 HRC. Wkładka do cięcia: Sandvik CNMG 120408-PM, stopień 1105 (wielowarstwowy Tialn-Tin, 3,5 µm). Uchwyt narzędzi: PSBNR 2525M12, Kąt podejścia 75 stopni, Rake 6 stopni, luz 5 stopni.

2.3 Aparat
Narzędzie maszynowe: DMG - Mori NLX 2500 SY, Maksymalne wrzeciono 4000 obr / min. Dostawa kriogeniczna: Dual - ciecz azotu - (ciśnienie 0–8 MPa, przepływ 3–12 l min⁻¹). Laser pre - ciepło: 500 W laser światłowodowy (λ=1070 nm), średnica punktowa 2 mm, gęstość mocy 15 kW cm⁻².

2.4 Akwizycja danych
Siły mierzone przez Kistler 9129AA Triosiowy dynamometr; Sygnały próbkowane przy 20 kHz i niskie - przefiltrowane przy 1 kHz. Temperatura interfejsu narzędzia do przechwytywanej przez podwójny pirometr falowy - (1,5–1,8 µm, 1 kHz). Naprężenie resztkowe określone przez x - dyfrakcja promieniowa (metoda sin²ψ, promieniowanie Cr - k) przy przyrostach 50 µm. Chropowatość powierzchni zarejestrowana przez Alicona Infinitefocus G5 (rozdzielczość pionowa 0,01 µm).

2.5 Modelowanie termiczne
Parametry konstytutywne Johnson - Cook zostały uznane z testów podzielonych - Hopkinsona na poziomie 25–800 stopni i 10⁻³–10⁴ s⁻¹ odkształceń. Wzrost temperatury w pierwotnej strefie ścinania przewidywano przy użyciu teorii obróbki Oxley w połączeniu ze współczynnikami podziału cieplnego pochodzących z termografii podczerwieni.

3 wyniki i analiza
3.1 Mechanizmy życia i zużycia narzędzia
Rycina 1 pokazuje postęp zużycia flanki w trzech strategii chłodzenia. Clam wykazywał jednolity wzrost gruntów zużycia (VB=0.3 mm o 28,7 min), podczas gdy chłodzenie powodziowe osiągnęło narzędzie - kryterium życia po 12,1 min. Mikrografy SEM ujawniły dominujące zużycie dyfuzyjne w chłodzeniu powodziowym, tłumione w małodzie przez niższą temperaturę interfejsu (ΔT ≈ 200 stopni).

3.2 Integralność powierzchni
Ryc. 2 kontrastuje Profile RA i resztkowe stres. Tłuma wytwarzała RA=0.31 ± 0,02 µm, w porównaniu z 0,47 ± 0,05 µm przy chłodzeniu powodziowym. Naprężenie resztkowe w małodzie pozostało ściskające (-380 ± 45 MPa) na głębokość 150 µm; Wygenerowane przez powódź naprężenie rozciągające (+120 ± 30 MPa) przy 50 µm.

3.3 Wydajność zmęczenia
Trzy - zginanie punktowe (ASTM E466) w 650 stopnia wykazało dwojakie wzrost cykli do awarii (2,6 × 10⁵) dla próbek małży w stosunku do powodzi - schłodzonych kontroli (1,3 × 10⁵). Fraktografia potwierdziła inicjację pęknięć przesuniętą z powierzchni na powierzchnię sub -, zgodnie z ściskającym naprężeniem resztkowym.

3.4 Walidacja modelu
Przewidywane temperatury strefy pierwotnej - uzgodnione w ramach 8 % danych pirometrycznych we wszystkich kombinacjach parametrów (R²=0.92). Kalibrowany model termiczny umożliwia planistom procesu pre - wybór parametrów cięcia, które utrzymują temperaturę interfejsu poniżej 650 stopni, minimalizując zużycie dyfuzji.

4 Dyskusja
4.1 Mechanizm tłumienia zużycia
Niższa temperatura interfejsu pod małże hamuje utlenianie TiALN i zmniejsza dyfuzję spoiwa kobaltu do układu, rozszerzając żywotność narzędzia. Laser pre - moderuje szok termiczny z dysze kriogenicznych, zapobiegając mi mikro - obserwowanego we wcześniejszych badaniach kriogenicznych - [4].

4.2 Tworzenie stresu resztkowego
Naprężenie ściskające pochodzi z szybkiego kriogenicznego wygaszania obrobionej powierzchni. Laser Pre - OffSss nadmierne chłodzenie, zapobiegając kruchym zarodkowaniu fazy (δ - ni₃nb), które mogą zagrozić ciągliwości [5].

4.3 Ograniczenia
Eksperymenty stosowały ciągłe obracanie; Przerwane cięcie typowe dla frezowania może zmieniać podział cieplny i naprężenie szczątkowe. Nie dotyczyła anizotropii materialnej w kutych dyskach. Ocena ekonomiczna płynnej - zużycia azotu w porównaniu z korzyściami związanymi z produktywnością.

4.4 Implikacje praktyczne
CLAM umożliwia suche lub bliskie - suche obróbkę 718 komponentów do obsługi do 650 stopni, zmniejszając odpady płynu chłodzącego o 78 % i zapasy narzędzi o 40 %. Integracja z kontrolą adaptacyjną w oparciu o prawdziwe - czas termiczny czasowy jest zalecany w celu zrekompensowania zużycia wkładki i zmienności przedmiotu obrabianego.

5 wniosków
CLAM rozszerza życie narzędzi 2.4 - składanie i podwaja żywotność zmęczeniową komponentów Inconel 718 poprzez podtrzymanie naprężenia resztkowego i niskiej powierzchni przy 650 stopniach. Sprawdzony model termiczny zapewnia powtarzalny ramę do wyboru parametrów. Przyszłe prace powinny koncentrować się na próbach mielenia i analizie kosztów cyklu życia.

Popularne Tagi: Inconel 718 obróbka na wysokie - aplikacje temperaturowe, Chiny Inconel 718 Męk do wysokiej - Producentów aplikacji temperaturowych, dostawców, fabrycznych