INCONEL 718 עיבוד שבבי ליישומי טמפרטורה גבוהים-

1

Inconel 718 retains >חוזק תפוקת 600 MPA של 650 מעלות, מה שהופך אותו לכיוון לדיסקי טורבינה ולספינות עיניים [1]. עיבוד קונבנציונאלי כרוך בלאי כלים מהיר ולחץ שיורי מתיחה, תוך פגיעה בביצועי העייפות [2]. קריוגני היברידי - עיבוד סיוע לייזר (צדפות) הוכיח פוטנציאל להפחתת סוגיות אלה [3], ובכל זאת נתונים שיטתיים תחת עומסים תרמיים מייצגים נותרו נדירים. מחקר זה מכמת את ביצועי צדפות כנגד קירור שיטפונות בסיסי באמצעות ניסויים וניסויים סטטיסטיים ופיזיקה - דוגמנות טמפרטורה מבוססת.

2 שיטות מחקר
2.1 עיצוב ניסיוני
מערך Taguchi L9 אורתוגונאלי נבחר למזער ריצות ניסיוניות תוך כדי לכידת אינטראקציות ראשונות - הזמנה (טבלה 1). משתנים עצמאיים: מהירות חיתוך (VC), הזנה (F) ונוזל - לחץ סילון חנקן (P). משתנים תלויים: חיי הכלים (T), בלאי אגף (VB), חספוס פני השטח (RA), לחץ שיורי (σr).

טבלה 1 רמות גורם למערך L9
רמה|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 חומר וכלים
חומר עבודה: פתרון - מטופלים ומיושנים Inconel 718 (AMS 5662), קשיות 44 ± 1 HRC. תוספת חיתוך: Sandvik CNMG 120408-PM, כיתה 1105 (Tialn-Tin Multibayer, 3.5 מיקרומטר). מחזיק כלים: PSBNR 2525M12, זווית גישה 75 מעלות, מגרפה 6 מעלות, מרווח 5 מעלות.

2.3 מכשירים
כלי מכונה: DMG - MORI NLX 2500 SY, ציר מקסימלי 4,000 סל"ד. משלוח קריוגני: כפול - נוזל זרבובית - מערכת חנקן (לחץ 0–8 MPa, זרימה 3–12 l min⁻). לייזר PRE - חום: 500 W לייזר סיבים (λ=1070 ננומטר), קוטר נקודה 2 מ"מ, צפיפות כוח 15 קילוואט CM⁻².

2.4 רכישת נתונים
כוחות שנמדדו על ידי Kistler 9129AA דינמומטר טריאקסיאלי; אותות שנדגמו במהירות של 20 קילו הרץ ונמוכים - עוברים מסוננים במהירות של 1 קילו הרץ. טמפרטורת ממשק כלים - שבב נלכדה על ידי פיירומטר גל כפול - (1.5–1.8 מיקרומטר, 1 קילו הרץ). לחץ שיורי שנקבע על ידי x - דיפרקציה של Ray (שיטת sin²ψ, cr - k קרינה) במרווחים של 50 מיקרומטר. חספוס פני השטח שנרשם באמצעות alicona infinitefocus G5 (0.01 מיקרומטר רזולוציה אנכית).

2.5 דוגמנות תרמית
פרמטרים מכוננים של Johnson - Cook הוחזרו מפיצול - מבחני הופקינסון ב 25-800 מעלות ושיעורי המתח של 10⁻ החל. עליית הטמפרטורה באזור הגזירה הראשונית ניבאה באמצעות תיאוריית העיבוד של אוקסלי יחד עם מקדמי חלוקת חום הנגזרים מתרמוגרפיה אינפרא אדום.

3 תוצאות וניתוח
3.1 חיי כלים ומנגנוני ללבוש
איור 1 מציג את התקדמות בלאי האגף תחת שלוש אסטרטגיות הקירור. צדפה הציגה גידול אדמה בלאי אחיד (vb=0.3 מ"מ ב 28.7 דקות), ואילו קירור שיטפונות הגיע לכלי - קריטריון החיים ב 12.1 דקות. מיקרוגרפיות SEM חשפו בלאי דיפוזיה דומיננטית בקירור שיטפונות, מודחקים בצדפה בטמפרטורת הממשק התחתונה (ΔT ≈ 200 מעלות).

3.2 שלמות פני השטח
איור 2 מנוגד לפרופילי לחץ RA ופרופילי לחץ. צדפות ייצרה Ra=0.31 ± 0.02 מיקרומטר, לעומת 0.47 ± 0.05 מיקרומטר תחת קירור שיטפונות. לחץ שיורי בקדמה נותר דחיסה (−380 ± 45 מגה -פ"ס) עד 150 מיקרומטר עומק; קירור שיטפונות נוצר מתח מתיחה (+120 ± 30 מגה -פ"ס) ב 50 מיקרומטר.

3.3 ביצועי עייפות
שלוש - כיפוף נקודה (ASTM E466) תוך 650 מעלות הדגימו עלייה כפולה במחזורים לכישלון (2.6 × 10⁵) עבור דגימות צדפות יחסית לשיטפון {}}} בקרות מקוררות (1.3 × 10⁵). פרקטוגרפיה אישרה התחלת סדק עברה משטח פני השטח למשטח -, בקנה אחד עם לחץ שיורי דחיסה.

3.4 אימות מודל
גזירה ראשונית חזתה - טמפרטורות אזור שהוסכמו בתוך 8 % מנתוני הפירומטריה בכל שילובי הפרמטרים (R²=0.92). המודל התרמי המכויל מאפשר למתכנני תהליכים לפני - בחר פרמטרים חיתוך השומרים על טמפרטורת הממשק מתחת ל 650 מעלות, ולמזער את בלאי הדיפוזיה.

4 דיון
4.1 ללבוש מנגנון דיכוי
טמפרטורת הממשק התחתונה תחת צדפות מעכבת את חמצון Tialn ומפחיתה דיפוזיה של קלסר קובלט לשבב, ומרחיבה את חיי הכלים. הלייזר לפני - חום ממתן את ההלם התרמי ממטוסים קריוגניים, ומונע מיקרו - צ'יפינג שנצפה בקריוגני קודם {}}} רק מחקרים [4].

4.2 היווצרות מתח שיורית
לחץ דחיסה מקורו בהרעה מהירה של קריוגנית של המשטח המכונה. לייזר pre - קיזוזי חום קירור מוגזם, ומונע גרעין שלב שביר (Δ - ni₃nb) שיכול להתפשר על משיכות [5].

4.3 מגבלות
ניסויים השתמשו במפנה מתמשך; חיתוך מופרע האופייני לטחינה עלול לשנות את חלוקת החום ולחץ שיורי. אניסוטרופיה חומרית בדיסקים מזויפים לא טופלה. הערכה כלכלית של נוזל - צריכת חנקן לעומת רווחי פרודוקטיביות ממתינה.

4.4 השלכות מעשיות
צדפה מאפשרת יבשה או ליד - עיבוד יבש של רכיבי Inconel 718 לשירות עד 650 מעלות, ומפחית את פסולת נוזל הקירור ב 78 % ומלאי כלים ב- 40 %. שילוב עם שליטה אדפטיבית המבוססת על ריאל - הדמיה תרמית בזמן מומלץ לפצות על הכנסת בלאי ושונות חומר עבודה.

5 מסקנות
צדפה מרחיבה את חיי הכלים 2.4 - קיפול ומכפילה את חיי העייפות של רכיבי Inconel 718 על ידי קיום לחץ שיורי דחיסה וחספוס פני השטח הנמוך של 650 מעלות. המודל התרמי המאומת מספק מסגרת לשחזור לבחירת פרמטרים. עבודה עתידית צריכה להתמקד במחקרי כרסום ובניתוח עלויות מחזור חיים.

תגיות פופולריות: INCONEL 718 עיבוד שיבוץ גבוה - יישומי טמפרטורה, סין Inconel 718 עיבוד לעיבוד - יצרני יישומי טמפרטורה, ספקים, מפעל