Inconel 718 retains >600 MPa saagikus tugevus 650 kraadi juures, muutes selle turbiini ketaste ja põleti vooderdiste jaoks hädavajalikuks [1]. Tavapärasel töötlemisel on kiire tööriistade kulumine ja tõmbejääk, mis kahjustab väsimust [2]. Hübriidne krüogeenne - laser -abistatud töötlemine (CLAM) on näidanud potentsiaali neid probleeme leevendada [3], kuid süstemaatilised andmed esinduslike termiliste koormuste korral on endiselt vähe. See uuring kvantifitseerib CLAMi jõudluse algtaseme üleujutuse jahutamise vastu, kasutades statistiliselt kavandatud katseid ja füüsikat - alusel temperatuuri modelleerimist.

2 uurimismeetodeid
2.1 Eksperimentaalne disain
Eksperimentaalsete käikude minimeerimiseks valiti Taguchi L9 ortogonaalne massiiv, samal ajal kui - järjekorra interaktsioonid (tabel 1). Sõltumatud muutujad: lõikamiskiirus (VC), sööt (F) ja vedelik - lämmastiku reaktiivlennuk (P). Sõltuvad muutujad: tööriista eluiga (t), külje kulumine (VB), pinna karedus (RA), jääkpinge (σr).

L9 massiivi tabel 1 teguritasemed
Tase|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 Materjal ja tööriistad
Tootlus: lahendus - töödeldud ja vanandatud Incollel 718 (AMS 5662), karedus 44 ± 1 HRC. Lõikamine: Sandvik CNMG 120408 pm, klass 1105 (Tialn-tin mitmekihiline, 3,5 um). Tööriistahoidik: PSBNR 2525M12, lähenemisnurk 75 kraadi, reha 6 kraadi, kliirens 5 kraadi.

2.3 aparaat
Tööpink: dmg - mori nlx 2500 SY, maksimaalne spindl 4000 p / min. Krüogeenne kohaletoimetamine: kahekordne - otsiku vedelik - lämmastiksüsteem (rõhk 0–8 MPa, vool 3–12 l min⁻). Laser Pre - Kuumus: 500 W kiudlaser (λ=1070 nm), punkti läbimõõt 2 mm, toitetihedus 15 kW cm⁻².

2.4 Andmete hankimine
Väed, mida mõõdetakse Kistler 9129AA triaksiaalse dünamomeetri abil; Signaalid võeti proovile 20 kHz ja madal - pass filtreeritud 1 kHz juures. Tööriista - CHIP -liidese temperatuur, mis on jäädvustatud kahekordse - lainepüromeetriga (1,5–1,8 µm, 1 kHz). Jääkpinge, mis on määratud x - kiirte difraktsiooniga (Sin²ära meetod, Cr - k kiirgus) 50 um juurdekasvu juures. Alicona Infinitefocus G5 kaudu registreeritud pinnakaredus (vertikaalne eraldusvõime 0,01 um).

2.5 Termiline modelleerimine
Johnson - Cooki konstitutiivsed parameetrid viidi jagatud - Hopkinsoni testidest 25–800 kraadi ja 10⁻³–10⁴ s⁻ tüve kiirusega. Primaarse nihketsoonis temperatuuri tõusu ennustati, kasutades Oxley töötlemisteooriat koos infrapunatermograafiast saadud soojuseseisukoefitsientidega.

3 tulemused ja analüüs
3.1 Tööriista elu ja kulumismehhanismid
Joonis 1 näitab külje kulumise progresseerumist kolme jahutusstrateegia alusel. Karm näitas ühtlast kulumismasinat (vb=0.3 mm kell 28,7 minutit), samas kui üleujutuse jahutus saavutas tööriista - elukriteerium 12,1 minuti pärast. SEM -mikrograafid näitasid üleujutuse jahutamise domineerivaid difusiooni kulumist, surudes kabiini madalama liidese temperatuuri järgi (ΔT ≈ 200 kraadi).

3.2 Pinna terviklikkus
Joonis 2 on vastuolus RA ja jääkpingeprofiilidega. Klam tootis RA=0.31 ± 0,02 µm, võrreldes 0,47 ± 0,05 um üleujutuse jahutamise korral. Karbi jääkpinge jäi surveks (–380 ± 45 MPa) kuni 150 um sügavusele; Üleujutuse jahutus tekitas tõmbepinge (+120 ± 30 MPa) kiirusel 50 um.

3.3 Väsimus jõudlus
Kolm - punkti painutamine (ASTM E466) 650 kraadi juures näitasid tsüklite suurenemist ebaõnnestumiseni (2,6 × 10⁵) CLAM -i proovide jaoks võrreldes üleujutuse - jahutatud kontrollidega (1,3 × 10⁵). Fraktograafia kinnitas pragu initsiatsiooni pinnalt sub - pinnale, kooskõlas survepingega.

3.4 Mudeli valideerimine
Prognoositav primaarne nihke - tsooni temperatuur oli kokku leppinud 8 % piires püromeetria andmetest kõigi parameetrite kombinatsioonide (R²=0.92). Kalibreeritud termiline mudel võimaldab protsessiplaneerijatel valida - lõikeparameetrid, mis säilitavad liidese temperatuuri alla 650 kraadi, minimeerides difusiooni kulumist.

4 arutelu
4.1 kulumise mahasurumismehhanism
Alumine liidese temperatuur CLAM -i all pärsib tialni oksüdatsiooni ja vähendab koobaltide sidumise difusiooni kiibisse, pikendades tööriista eluiga. Laser PRE - soojus modereerib krüogeensete joade soojusšokki, vältides mikro - hakkimist, mida täheldati eelnevas krüogeenses - ainult uuringutes [4].

4.2 Jääkpinge moodustumine
Survepinge tuleneb töödeldud pinna kiirest krüogeensest kustutamisest. Laser Pre - soojuse korvab liigse jahutuse, hoides ära rabeda faasi tuuma moodustumise (Δ - ni₃nb), mis võib kahjustada elastsust [5].

4.3 piirangud
Katsed kasutati pidevat pöördeid; Jahvatamisele tüüpiline katkestatud lõikamine võib muuta soojuse jagunemist ja jääkpinget. Sepistatud ketaste materiaalset anisotroopiat ei käsitletud. Vedeliku - lämmastiku tarbimise majanduslik hindamine versus tootlikkuse kasv on ootel.

4.4 Praktilised tagajärjed
Klam võimaldab kuivaks või lähedal - Inconeli 718 komponentide kuiva töötlemist kuni 650 kraadi, vähendades jahutusvedeliku jäätmeid 78 % ja tööriistade varud 40 %. Integreerimine adaptiivse juhtimisega, mis põhineb reaalsel - ajaliselt termilisel pildistamisel, on soovitatav kompenseerida lisamise kulumist ja tooriku varieeruvust.

5 Järeldused
Klam laiendab tööriista elu 2,4 - voldi ja kahekordistab Inconeli 718 komponentide väsimuse eluiga, säilitades survepinge ja madala pinna kareduse 650 kraadi juures. Valideeritud termiline mudel pakub parameetrite valimiseks reprodutseeritavat raamistikku. Edasine töö peaks keskenduma katsete ja freesimisele ja elutsükli kulude analüüsile.

Kuum tags: Inconel 718 töötlemine kõrge - temperatuurirakenduste jaoks, Hiina Inconel 718 töötlemine kõrge - temperatuurirakenduste tootjad, tarnijad, tehas