Inconel 718 Koneistus korkealle - lämpötilasovellukset

1

Inconel 718 retains >600 MPa: n saantolujuus 650 asteessa, mikä tekee siitä välttämättömän turbiinilevyille ja polttimien vuorauksille [1]. Tavanomaiseen työstöön liittyy nopeaa työkalujen kulumista ja vetolujuutta, mikä vaarantaa väsymysten suorituskyvyn [2]. Hybridi kryogeeninen - Laser -avustettu koneistus (simpukka) on osoittanut mahdollisuuden lieventää näitä ongelmia [3], mutta systemaattinen tieto edustavilla lämpökuormilla on edelleen niukasti. Tämä tutkimus kvantifioi simpukan suorituskyvyn tulvajäähdytystä vastaan ​​käyttämällä tilastollisesti suunniteltuja kokeita ja fysiikkaa - -pohjainen lämpötilamallinnus.

2 Tutkimusmenetelmiä
2.1 Kokeellinen suunnittelu
Taguchi L9 -ortogonaalinen taulukko valittiin kokeellisten ajojen minimoimiseksi samalla kun sieppaisi ensin - tilausvuorovaikutukset (taulukko 1). Riippumattomat muuttujat: Leikkausnopeus (VC), syöttö (F) ja neste - typpisuihkupaine (P). Riippuvat muuttujat: työkalun käyttöikä (t), kyljen kuluminen (VB), pinnan karheus (RA), jäännösjännitys (σR).

Taulukko 1 L9 -taulukon tekijätasot
Taso|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 Materiaali ja työkalut
Työkappale: Ratkaisu - käsitelty ja vanhennettu Inconel 718 (AMS 5662), kovuus 44 ± 1 HRC. Leikkaus insertti: Sandvik CNMG 120408-PM, luokka 1105 (Tialn-Tin-monikerroksinen, 3,5 um). Työkalunpidike: PSBNR 2525M12, lähestymiskulma 75 aste, harava 6 astetta, puhdistuma 5 astetta.

2.3 Laite
Työstötyökalu: dmg - Mori NLX 2500 SY, maksimikara 4000 rpm. Kryogeeninen toimitus: kaksois - suuttimen neste - typpijärjestelmä (paine 0–8 MPa, virtaus 3–12 L min⁻¹). Laser pre - Lämpö: 500 W Fiber Laser (λ=1070 nm), spot -halkaisija 2 mm, tehotiheys 15 kW cm⁻².

2.4 Tiedonkeruu
Kistler 9129AA: n triaksiaalinen dynamometrin mitatut voimat; Signaalit näytteitetään 20 kHz: llä ja matalalla - läpäisee suodatettuna 1 kHz: llä. Dual - aaltopyrometri (1,5–1,8 µm, 1 kHz) kaapattu työkalu -chip -rajapinnan lämpötila. Jäännösjännitys määritetty x - säteen diffraktio (sini²ψ -menetelmä, cr - k säteily) 50 µm: n lisäyksissä. Alicona Infinitefocus G5: n kautta rekisteröity pinnan karheus (0,01 um pystysuuntainen resoluutio).

2,5 Lämpömallinnus
Johnson - Cook -konstitutiiviset parametrit kytkettiin uudelleen jaetaan - Hopkinson -testit 25–800 asteessa ja 10⁻³ - 10⁴ S⁻¹ venymisnopeudet. Primaarisen leikkausvyöhykkeen lämpötilan nousu ennustettiin käyttämällä Oxleyn koneistusteoriaa yhdistettynä infrapuna -lämpögrafiasta johdettuihin lämpöjakokertoimiin.

3 tulosta ja analyysi
3.1 Työkalun käyttöikä ja kulumismekanismit
Kuvio 1 näyttää kyljen kulumisen etenemisen kolmen jäähdytysstrategian puitteissa. Simpukka näytti yhtenäisen kulumisen maan kasvua (vb=0.3 mm 28,7 min), kun taas tulvajäähdytys saavutettu työkalu - elinkriteeri 12,1 min. SEM -mikrokuvat paljastivat dominoivan diffuusion kulumisen tulvajäähdytyksessä, tukahdutettiin simpukassa alemman rajapinnan lämpötilan perusteella (ΔT ≈ 200 astetta).

3.2 Pinnan eheys
Kuvio 2 on ristiriidassa RA ja jäännösjännitysprofiilit. Simpukka tuotti RA=0.31 ± 0,02 um, verrattuna 0,47 ± 0,05 um tulvajäähdytyksessä. Simpukan jäännösjännitys pysyi puristus (−380 ± 45 MPa) 150 um: n syvyyteen; Tulvajäähdytys aiheutti vetolujuuden (+120 ± 30 MPa) 50 um.

3.3 väsymyssuorituskyky
Kolme - Pisteen taivutus (ASTM E466) 650 asteessa osoitti kaksinkertaisen syklien lisääntymisen vika (2,6 × 10⁵) simpukonäytteille tulvilleen - jäähdytetyt säätimet (1,3 × 10⁵). Fraktografia vahvistettu halkeaman aloittaminen siirtyi pinnasta sub - pintaan, yhdenmukainen puristusjäännösjännityksen kanssa.

3.4 Mallin validointi
Ennustetut ensisijaiset leikkaukset - vyöhykkeen lämpötilat, jotka sovittiin 8 %: n puitteissa pyrometriatiedoista kaikissa parametriyhdistelmissä (r²=0.92). Kalibroitu lämpömalli mahdollistaa prosessisuunnittelijoiden pre -- valita leikkausparametrit, jotka ylläpitävät rajapinnan lämpötilaa alle 650 asteen, minimoimalla diffuusion kulumisen.

4 Keskustelu
4.1 KÄYTÖSSÄ
Alempi rajapinnan lämpötila simpukassa estää tialnin hapettumista ja vähentää koboltti -sideaineen diffuusiota siruun pidentäen työkalun käyttöikää. Laser pre - lämpö moderoi kryogeenisten suihkukoneiden lämpöiskun, estäen mikro - -leikkausta, jota havaitaan aiemmissa kryogeenisissä -} tutkimuksissa [4].

4.2 Jäännösten stressin muodostuminen
Puristusjännitys on peräisin koneistetun pinnan nopeasta kryogeenisestä sammutuksesta. Laser pre - lämmön poistuminen liiallinen jäähdytys, estäen hauras faasin ytimen (Δ - ni₃nb), joka voisi vaarantaa taipuisuuden [5].

4.3 Rajoitukset
Kokeet käytettiin jatkuvaa kääntymistä; Jyrskyjen tyypillinen keskeytetty leikkaus voi muuttaa lämpöjaostoa ja jäännösjännitystä. Materiaalia anisotropiaa taotuissa levyissä ei käsitelty. Nestemäisen - typen kulutus verrattuna tuottavuuden saavuttamiseen on vireillä.

4.4 Käytännölliset vaikutukset
Simpukka mahdollistaa kuivan tai lähellä - Inconel -koneista 718 komponenttiä 650 asteeseen saakka, vähentäen jäähdytysnesteen jätettä 78 % ja työkaluvarasto 40 %. Integrointia adaptiiviseen ohjaukseen perustuen todelliseen - -ajan lämpökuvaukseen suositellaan lisäämään kulumista ja työkappaleen vaihtelua.

5 PÄÄTELMÄT
Simpukka pidentää työkalujen käyttöikää 2.4 - taita ja kaksinkertaistaa Inconel 718 -komponenttien väsymysten käyttöikän ylläpitämällä puristusjäännösjännitystä ja matalaa pinnan karheutta 650 asteessa. Validoitu lämpömalli tarjoaa toistettavan kehyksen parametrien valintaan. Tulevan työn tulisi keskittyä jauhamiskokeisiin ja elinkaarikustannusanalyysiin.

Suositut Tagit: Inconel 718 Koneistus korkealle - Lämpötilasovelluksille, Kiina Inconel 718 Koneistus korkealle - Lämpötilasovellukset Valmistajat, toimittajat, tehdas