Yüksek - sıcaklık uygulamaları için Inconel 718 işleme

1

Inconel 718 retains >600 MPa 650 derecede verim mukavemeti, bu da onu türbin diskleri ve yakıcı astarlar için vazgeçilmez hale getirir [1]. Geleneksel işleme, yorgunluk performansından ödün vererek hızlı takım aşınması ve gerilme artık stresini ortaya çıkarır [2]. Hibrit kriyojenik - lazer destekli işleme (istiridye) bu sorunları azaltma potansiyeli göstermiştir [3], ancak temsili termal yükler altındaki sistematik veriler az devam etmektedir. Bu çalışma, istatistiksel olarak tasarlanmış deneyler ve fizik - tabanlı sıcaklık modellemesi kullanılarak başlangıç ​​sel soğumasına karşı istiridye performansını ölçmektedir.

2 Araştırma Yöntemleri
2.1 Deneysel Tasarım
İlk - sipariş etkileşimlerini yakalarken deneysel çalışmaları en aza indirmek için bir Taguchi L9 dik dizi seçildi (Tablo 1). Bağımsız değişkenler: kesme hızı (VC), yem (f) ve sıvı - azot jet basıncı (P). Bağımlı değişkenler: takım ömrü (t), kanat aşınması (VB), yüzey pürüzlülüğü (RA), artık stres (σR).

Tablo 1 L9 dizisi için faktör seviyeleri
Seviye|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 Malzeme ve Takım
İş parçası: Çözüm - INCONEEL 718 (AMS 5662), Sertlik 44 ± 1 HRC. Kesme eki: Sandvik CNMG 120408-pm, Sınıf 1105 (Tialn-Tin çok katmanlı, 3,5 um). Takım Tutucu: PSBNR 2525M12, Yaklaşım açısı 75 derece, tırmık 6 derece, 5 derece.

2.3 Aparat
Makine Aleti: DMG - MORI NLX 2500 SY, Maksimum Mil 4.000 RPM. Kriyojenik iletim: çift - nozul sıvısı - azot sistemi (basınç 0-8 MPa, akış 3-12 l min⁻⁻). Lazer Pre - Isı: 500 W fiber lazer (λ=1070 nm), nokta çapı 2 mm, güç yoğunluğu 15 kW cm⁻².

2.4 Veri toplama
Kistler 9129AA üç eksenli dinamometre ile ölçülen kuvvetler; 20 kHz'de örneklenen sinyaller ve düşük - geçişi 1 kHz'de filtrelenir. Çift - dalga pirometresi (1,5-1.8 um, 1 kHz) tarafından yakalanan takım -bavus arayüz sıcaklığı. 50 uM artışlarda x - ışın kırınımı (Sin²ψ yöntemi, Cr - K radyasyonu) ile belirlenen artık stres. Alicona Infinitefocus G5 (0.01 um dikey çözünürlük) ile kaydedilen yüzey pürüzlülüğü.

2.5 Termal Modelleme
Johnson - Cook kurucu parametreleri, 25-800 derece ve 10⁻³ - 10⁴ s⁻ gerinim oranlarında - Hopkinson testlerinden rafa verildi. Birincil kesme bölgesindeki sıcaklık artışı, kızılötesi termografiden türetilen ısı bölme katsayıları ile birlikte Oxley işleme teorisi kullanılarak tahmin edildi.

3 Sonuç ve Analiz
3.1 Araç ömrü ve aşınma mekanizmaları
Şekil 1, üç soğutma stratejisi altında kanat aşınma ilerlemesini göstermektedir. İstiridye, 28.7 dakikada tek tip aşınma arazi büyümesi (VB=0.3 mm) sergilerken, sel soğutması 12.1 dakikada - yaşam kriteri aletine ulaştı. SEM mikrograflarında, taşkın soğutmasında baskın difüzyon aşınması, daha düşük arayüz sıcaklığı (ΔT ≈ 200 derece) ile istiridye bastırılmıştır.

3.2 Yüzey Bütünlüğü
Şekil 2 RA ve artık stres profillerini karşılaştırır. İstiridye, sel soğuması altında 0.47 ± 0.05 um ile karşılaştırıldığında RA=0.31 ± 0.02 um üretti. İstiridye içindeki artık stres, 150 um derinliğe kadar basınç (−380 ± 45 MPa) kaldı; Taşkın soğutma, 50 um'de gerilme gerilimi (+120 ± 30 MPa) üretti.

3.3 Yorgunluk Performansı
650 derecedeki üç - nokta bükülmesi (ASTM E466), sele - soğutulmuş kontrollere (1.3 × 10⁵) göre istiridye örnekleri için arıza (2.6 × 10⁵) döngülerinde iki kat artış gösterdi. Fraktografi, sıkıştırma kalıntı stres ile tutarlı olarak yüzeyden - yüzeye kaydırılan çatlak inisiyasyonunu doğruladı.

3.4 Model doğrulaması
Tahmin edilen birincil kayma - Bölge sıcaklıkları, tüm parametre kombinasyonlarında pirometri verilerinin % 8'inde kabul edildi (R²=0.92). Kalibre edilmiş termal model, proses planlamacılarının - arayüz sıcaklığını 650 derecenin altında tutan kesme parametrelerini seçmesini ve difüzyon aşınmasını en aza indirmesini sağlar.

4 Tartışma
4.1 Bastırma mekanizması giyin
İstiridye altındaki daha düşük arayüz sıcaklığı, Tialn oksidasyonunu inhibe eder ve kobalt bağlayıcı difüzyonunu çipte azaltarak takım ömrünü uzatır. Lazer pre - Isı, kriyojenik jetlerden termal şoku hafifletir ve önceki kriyojenik - çalışmalarında gözlenen mikro - yongayı önler [4].

4.2 Kalan stres oluşumu
Sıkıştırma gerilimi, işlenmiş yüzeyin hızlı kriyojenik söndürülmesinden kaynaklanır. Lazer Pre - Isı, aşırı soğutmayı ofsetler, süneklikten ödün verebilecek kırılgan faz çekirdeklenmesini (Δ - ni₃nb) önler [5].

4.3 Sınırlamalar
Sürekli Turning kullanılan deneyler; Kesilen kesme tipik freze kesimi ısı bölünmesini ve artık stresi değiştirebilir. Dövme disklerindeki malzeme anizotropisi ele alınmadı. Verimlilik kazanımlarına karşı - azot tüketiminin ekonomik değerlendirmesi beklemede.

4.4 Pratik sonuçlar
İstiridye, 650 dereceye kadar hizmet için inconel 718 bileşenlerinin kuru veya yakın - kuru işlenmesini sağlar, soğutma suyu atıklarını % 78 ve takım envanterini % 40 oranında azaltır. Ekleme aşınması ve iş parçası değişkenliğini telafi etmek için gerçek - zaman termal görüntülemeye dayalı uyarlanabilir kontrol ile entegrasyon önerilir.

5 Sonuç
İstiridye, Tool Life 2.4 - katlanır ve 650 derecede basınç artık stresi ve düşük yüzey pürüzlülüğünü sürdürerek Inconel 718 bileşenlerinin yorgunluk ömrünü iki katına çıkarır. Doğrulanmış termal model, parametre seçimi için tekrarlanabilir bir çerçeve sağlar. Gelecekteki çalışmalar freze denemelerine ve yaşam döngüsü maliyet analizine odaklanmalıdır.

Popüler Etiketler: Inconel 718 Yüksek - sıcaklık uygulamaları için işleme, Çin Inconel 718 Yüksek için İşleme - Sıcaklık Uygulamaları Üreticileri, Tedarikçiler, Fabrika