INCONEL 718 MACINING GĦALL-GĦOLJA - Applikazzjonijiet tat-temperatura

1

Inconel 718 retains >600 MPa ta 'saħħa ta' rendiment f'650 grad, li tagħmilha indispensabbli għal diski tat-turbini u inforor tal-kombustur [1]. Il-magni konvenzjonali jeħlu l-ilbies ta 'l-għodda rapidu u l-istress residwu tat-tensjoni, li jikkompromettu l-prestazzjoni tal-għeja [2]. Ibridu Cryogenic - Magni tal-Laser Assistita (CLAM) wera potenzjal li jtaffi dawn il-kwistjonijiet [3], iżda dejta sistematika taħt tagħbijiet termali rappreżentattivi tibqa 'skarsa. Dan l-istudju jikkwantifika l-prestazzjoni tal-arzella kontra t-tkessiħ tal-għargħar tal-linja bażi bl-użu ta 'esperimenti u l-fiżika ddisinjati statistikament - immudellar ibbażat fuq it-temperatura.

2 Metodi ta 'Riċerka
2.1 Disinn sperimentali
Firxa ortogonali ta 'Taguchi L9 ġiet magħżula biex timminimizza ġirjiet sperimentali waqt li tinqabad l-ewwel interazzjonijiet ta' ordni - (Tabella 1). Varjabbli Indipendenti: Veloċità tal-Qtugħ (VC), Feed (F), u Likwidu - Pressjoni tal-Ġett tan-Nitroġenu (P). Varjabbli dipendenti: Ħajja tal-Għodda (T), ilbies tal-ġenb (VB), ħruxija tal-wiċċ (RA), stress residwu (σr).

Tabella 1 livelli tal-fattur għal firxa L9
Livell|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 Materjal u Għodda
Biċċa xogħol: soluzzjoni - trattata u inconel ta 'età 718 (AMS 5662), ebusija 44 ± 1 hrc. Inserzjoni tal-qtugħ: Sandvik CNMG 120408-pm, Grad 1105 (Tialn - Tin b'ħafna saffi, 3.5 µm). Detentur tal-Għodda: PSBNR 2525M12, Avviċina Angolu 75 Grad, Rake 6 Grad, Clearance 5 Grad.

2.3 Apparat
Għodda tal-Magni: DMG - MORI NLX 2500 SY, Massimu tal-magħżel 4,000 rpm. Kunsinna krijoġenika: doppju - likwidu taż-żennuna - sistema tan-nitroġenu (pressjoni 0–8 MPa, fluss 3–12 l min⁻¹). Laser Pre - Heat: 500 W Fiber Laser (λ=1070 nm), dijametru tal-post 2 mm, densità tal-qawwa 15 kW cm⁻².

2.4 Akkwist ta 'Dejta
Forzi mkejla minn Kistler 9129AA Triaxial Dynamometer; Sinjali li ttieħdu kampjuni f'20 kHz u l-pass baxx - filtrati f'1 kHz. Temperatura tal-Interfaċċa tal-Għodda-Ċipp Maqbuda minn Pirometru doppju - Wave (1.5–1.8 µm, 1 kHz). Stress residwu determinat minn x - diffrazzjoni tar-raġġi (metodu sin²ψ, cr - k radjazzjoni) b'żidiet ta '50 µm. Il-ħruxija tal-wiċċ irreġistrata permezz ta 'Alicona Infinitefocus G5 (riżoluzzjoni vertikali ta' 0.01 µm).

2.5 Mudellar termali
Il-parametri kostituttivi Johnson - Cook ġew mill-ġdid mill-qasma - Testijiet Hopkinson f'25-800 grad u rati ta 'razza 10⁻³-10⁴ S⁻¹. Iż-żieda fit-temperatura fiż-żona ta 'shear primarja kienet imbassra bl-użu tat-teorija tal-magni ta' Oxley flimkien ma 'koeffiċjenti ta' diviżjoni tas-sħana derivati ​​minn termografija infra-aħmar.

3 Riżultati u Analiżi
3.1 Mekkaniżmi tal-Ħajja u Ilbies tal-Għodda
Il-Figura 1 turi progressjoni tal-ilbies tal-ġenb taħt it-tliet strateġiji ta 'tkessiħ. Il-Clam esebixxa t-tkabbir uniformi tal-art (VB=0.3 mm fi 28.7 min), filwaqt li t-tkessiħ tal-għargħar laħaq l-għodda - kriterju tal-ħajja fi 12.1 min. Mikrografi SEM żvelaw xedd ta 'diffużjoni dominanti fit-tkessiħ ta' l-għargħar, imrażżan fl-arzella bit-temperatura ta 'l-interface aktar baxxa (ΔT ≈ 200 grad).

3.2 Integrità tal-wiċċ
Il-Figura 2 tikkuntrasta profili RA u stress residwu. Clam prodott RA=0.31 ± 0.02 µm, meta mqabbel ma '0.47 ± 0.05 µm taħt tkessiħ ta' għargħar. L-istress residwu fl-arzella baqa 'kompressiv (-380 ± 45 mPa) sa 150 µm fond; Tkessiħ ta 'l-għargħar iġġenera tensjoni tat-tensjoni (+120 ± 30 MPa) f'50 µm.

3.3 Prestazzjoni tal-għeja
Tliet - liwi tal-punt (ASTM E466) f'650 grad urew żieda doppja fiċ-ċikli għal falliment (2.6 × 10⁵) għal kampjuni tal-arzella relattivi għall-għargħar {{5- kontrolli mkessħa (1.3 × 10⁵). Il-fratografija kkonfermat il-bidu tal-qasma tbiddlet mill-wiċċ għal sub - wiċċ, konsistenti ma 'stress residwu kompressiv.

3.4 Validazzjoni tal-Mudell
Shear primarju mbassar - Temperaturi taż-żona miftiehma fi ħdan 8% tad-dejta tal-pirometrija fil-kombinazzjonijiet kollha tal-parametri (r² {= 0.92). Il-mudell termali kalibrat jippermetti lill-pjanifikaturi tal-proċess biex jagħżlu pre - Agħżel parametri tal-qtugħ li jżommu t-temperatura tal-interface taħt is-650 grad, u jimminimizzaw l-ilbies ta 'diffużjoni.

4 Diskussjoni
4.1 Mekkaniżmu ta 'soppressjoni tal-ilbies
Temperatura ta 'interface aktar baxxa taħt l-arzella tinibixxi l-ossidazzjoni ta' tialn u tnaqqas id-diffużjoni tal-legatur tal-kobalt fiċ-ċippa, testendi l-ħajja tal-għodda. Il-laser pre - is-sħana moderat xokk termali minn ġettijiet krijoġeniċi, li jipprevjenu Micro - laqx osservat fl-istudji krijoġeniċi preċedenti - biss [4].

4.2 Formazzjoni ta 'Stress Residwali
Stress kompressiv joriġina minn tkessiħ krijoġeniku rapidu tal-wiċċ bil-makna. Laser Pre - Is-sħana tikkumpensa tkessiħ eċċessiv, li tipprevjeni nukleazzjoni ta 'fażi fraġli (Δ - ni₃nb) li tista' tikkomprometti duttilità [5].

4.3 Limitazzjonijiet
Esperimenti impjegati tidwir kontinwu; Qtugħ interrott tipiku tat-tħin jista 'jbiddel il-qasma tas-sħana u l-istress residwu. L-anisotropija materjali f'diski falsifikati ma ġietx indirizzata. Il-valutazzjoni ekonomika tal-likwidu - konsum tan-nitroġenu kontra l-qligħ tal-produttività hija pendenti.

4.4 Implikazzjonijiet prattiċi
Clam jippermetti niexef jew qrib - magni niexfa ta 'inconel 718 komponenti għal servizz sa 650 grad, u jnaqqsu l-iskart tal-likwidu li jkessaħ b'78% u l-inventarju tal-għodda b'40%. Integrazzjoni ma 'Kontroll Adattiv Ibbażat fuq Imaging Termali Real - Ħin huwa rrakkomandat biex tikkumpensa għall-ilbies u l-varjabbiltà tal-biċċa tax-xogħol.

5 Konklużjonijiet
Il-Clam jestendi l-Ħajja tal-Għodda 2.4 - darbiet u jirdoppja l-għeja tal-ħajja tal-komponenti Inconel 718 billi ssostni stress residwu kompressiv u ħruxija baxxa tal-wiċċ f'650 grad. Il-mudell termali validat jipprovdi qafas riproduċibbli għall-għażla tal-parametri. Ix-xogħol futur għandu jiffoka fuq provi tat-tħin u analiżi tal-ispejjeż taċ-ċiklu tal-ħajja.

It-tags Popolari: INCONEL 718 MACINING GĦALL-GĦOLJA - Applikazzjonijiet tat-Temperatura, Iċ-Ċina Inconel 718 Magni għall-Għoli - Applikazzjonijiet tat-Temperatura Manifatturi, Fornituri, Fabbrika