Inconel 718 retains >600 MPa Výťažková pevnosť pri 650 stupňov, vďaka čomu je nevyhnutná pre disky turbíny a vložky spaľovača [1]. Konvenčné obrábanie vznikajú rýchle opotrebenie nástroja a zvyškový stres v ťahu, čo ohrozuje únavový výkon [2]. Hybridný kryogénny - Laser asistované obrábanie (Clam) preukázal potenciál na zmiernenie týchto problémov [3], ale systematické údaje pri reprezentatívnych tepelných zaťaženiach zostávajú nedostatočné. Táto štúdia kvantifikuje výkon mušle proti východiskovým povodňovým chladením pomocou štatisticky navrhnutých experimentov a fyziky - modelovanie teploty na základe teploty.

2 Metódy výskumu
2.1 Experimentálny dizajn
Vybralo sa ortogonálne pole Taguchi L9 na minimalizáciu experimentálnych cyklov pri zachytení prvých - interakcií objednávok (tabuľka 1). Nezávislé premenné: Rýchlosť rezania (VC), Feed (F) a kvapalina - tlak dusenia dusíka (P). Závislé premenné: Životnosť nástroja (T), opotrebovanie bokov (VB), drsnosť povrchu (RA), zvyškové napätie (σR).

Tabuľka 1 úrovne faktorov pre pole L9
Úroveň|VC (m min⁻⁻)|f (mm rev⁻⁻)|P (MPA)
1 | 30 | 0.05 | 2
2 | 60 | 0.10 | 4
3 | 90 | 0.15 | 6

Inconel 718 Machining parts

2.2 Materiál a náradie
Obrobok: Riešenie - ošetrené a staré Inconel 718 (AMS 5662), tvrdosť 44 ± 1 HRC. Vložka na rezanie: Sandvik CNMG 120408-PM, stupeň 1105 (viacvrstvový tin-tin, 3,5 um). Držiteľ nástrojov: PSBNR 2525M12, uhol prístupu 75 stupňov, hrable 6 stupňov, vôľa 5 stupňov.

2.3 aparát
Stroj: DMG - Mori nlx 2500 SY, maximálne vreteno 4 000 ot./min. Kryogénne dodanie: Dual - Liquid Liquid - Systém dusíka (tlak 0–8 MPa, prietok 3–12 l min⁻). Laser Pre - teplo: 500 W vláknitý laser (λ=1070 nm), bodový priemer 2 mm, hustota výkonu 15 kW cm⁻².

2.4 Získanie údajov
Sily merané Kistlerom 9129AA triaxiálnym dynamometrom; Signály vzorkované pri 20 kHz a nízke - prejdené filtrované pri 1 kHz. Teplota rozhrania nástroja - CHIP zachytená duálnym - Wave Pyrometer (1,5–1,8 um, 1 kHz). Zvyškové napätie stanovené x - difrakciami lúčov (metóda Sin²ψ, Cr - k žiarenia) pri prírastkoch 50 um. Drsnosť povrchu zaznamenaná prostredníctvom Alicona InfiniteFocus G5 (vertikálne rozlíšenie 0,01 um).

2,5 tepelné modelovanie
Johnson -Cook konštitutívne parametre boli upravené z rozdelených - Hopkinsonových testov pri 25–800 stupňoch a 10 ⁻³–10⁴ S⁻⁻. Zvýšenie teploty v primárnej šmykovej zóne sa predpovedalo pomocou Oxleyho teórie obrábania spojenej s koeficientmi tepelných rozdelení odvodených z infračervenej termografie.

3 výsledky a analýza
3.1 Mechanizmy životnosti nástroja a opotrebenia
Obrázok 1 zobrazuje progresiu bočného opotrebenia v rámci troch stratégií chladenia. Mušľa vykazovala jednotný rast pôdy (VB=0.3 mm pri 28,7 min), zatiaľ čo povodňové chladenie dosiahlo nástroj - životné kritérium o 12,1 min. Mikrografy SEM odhalili dominantné difúzne opotrebenie pri povodňovom chladení, potlačené v mušle dolnou teplotou rozhrania (AT ≈ 200 stupňov).

3.2 Durová integrita
Obrázok 2 kontrastuje s profilmi RA a zvyškového stresu. Clam produkoval RA=0.31 ± 0,02 um, v porovnaní s 0,47 ± 0,05 um pri povodňovom chladení. Zvyškové napätie v mušle zostalo kompresívne (-380 ± 45 MPa) až 150 um hĺbky; Povodňové chladenie generovalo ťahové napätie (+120 ± 30 MPa) pri 50 um.

3,3 únavový výkon
Tri - bodové ohýbanie (ASTM E466) pri 650 stupňoch preukázali dvojnásobné zvýšenie cyklov na zlyhanie (2,6 × 10⁵) pre vzorky mušle v porovnaní s povodňou - chladené ovládacie prvky (1,3 × 10⁵). Fractografia potvrdila, že iniciácia trhlín sa posunula z povrchu na povrch -, čo je v súlade s tlakovým zvyškovým napätím.

3.4 Validácia modelu
Predpovedané primárne strihanie - teploty zóny sa dohodli v rámci 8 % pyrometrických údajov vo všetkých kombináciách parametrov (R²=0.92). Kalibrovaný tepelný model umožňuje plánovačom procesu pred - vybrať parametre rezania, ktoré udržiavajú teplotu rozhrania pod 650 stupňov, čím sa minimalizujú difúzne opotrebenie.

4 Diskusia
4.1 Mechanizmus potlačenia opotrebenia
Nižšia teplota rozhrania pri mušle inhibuje oxidáciu Tialn a znižuje difúziu spojiva kobaltu do čipu, čím sa rozširuje životnosť nástroja. Laser Pre - tepelne zmierňuje tepelný šok z kryogénnych trysiek, čím sa bráni mikro -, ktorý bol pozorovaný v predchádzajúcom kryogénnom - iba štúdie [4].

4.2 Tvorba zvyškového stresu
Tlakový stres pochádza z rýchleho kryogénneho ochladenia opracovaného povrchu. Laser Pre - zahrieva nadmerné chladenie, ktoré bránia nukleácii krehkej fázy (δ - ni₃nb), ktoré by mohlo ohroziť ťažnosť [5].

4.3 Obmedzenia
Pokusy využívali nepretržité otáčanie; Prerušené rezanie typické pre frézovanie môže zmeniť rozdelenie tepla a zvyškové napätie. Materiálna anizotropia na kovaných diskoch sa neriešila. Ekonomické hodnotenie likvidného - spotreba dusíka verzus produktivita čaká.

4.4 Praktické dôsledky
Clam umožňuje suché alebo blízko - suché obrábanie komponentov Inconel 718 pre servis až do 650 stupňov, čím sa znížilo odpad z chladiacej kvapaliny o 78 % a inventár nástrojov o 40 %. Integrácia s adaptívnym riadením založeným na skutočnom - časom tepelnom zobrazovaní sa odporúča kompenzovať vloženie opotrebenia a variability obrobku.

5 záverov
Clam rozširuje životnosť nástroja 2.4 - záhyby a zdvojnásobuje únavu životnosti Inconel 718 komponentov udržiavaním zvyškového stresu v tlaku a nízkej drsnosti povrchu pri 650 stupňoch. Overovaný tepelný model poskytuje reprodukovateľný rámec pre výber parametrov. Budúca práca by sa mala zamerať na frézovacie skúšky a analýzu nákladov na životný cyklus.

Populárne Tagy: Inconel 718 Opracovanie pre vysoké - teplotné aplikácie, China Inconel 718 Opakinovanie pre vysoké - Výrobcovia teplotných aplikácií, dodávateľov, továreň