उच्च - तापमान अनुप्रयोगों के लिए 718 मशीनिंग

1

Inconel 718 retains >600 एमपीए उपज शक्ति 650 डिग्री पर, यह टरबाइन डिस्क और कॉम्ब्स्टर लाइनर [1] के लिए अपरिहार्य है। परंपरागत मशीनिंग तेजी से उपकरण पहनने और तन्य अवशिष्ट तनाव, थकान प्रदर्शन से समझौता करता है [2]। हाइब्रिड क्रायोजेनिक - लेजर असिस्टेड मशीनिंग (CLAM) ने इन मुद्दों को कम करने की क्षमता का प्रदर्शन किया है [3], फिर भी प्रतिनिधि थर्मल लोड के तहत व्यवस्थित डेटा दुर्लभ रहता है। यह अध्ययन सांख्यिकीय रूप से डिज़ाइन किए गए प्रयोगों और भौतिकी - आधारित तापमान मॉडलिंग का उपयोग करके बेसलाइन फ्लड कूलिंग के खिलाफ क्लैम प्रदर्शन को निर्धारित करता है।

2 अनुसंधान के तरीके
2.1 प्रायोगिक डिजाइन
पहले - ऑर्डर इंटरैक्शन (तालिका 1) को कैप्चर करते समय प्रयोगात्मक रनों को कम करने के लिए एक टैगुची L9 ऑर्थोगोनल सरणी का चयन किया गया था। स्वतंत्र चर: कटिंग गति (वीसी), फ़ीड (एफ), और तरल - नाइट्रोजन जेट दबाव (पी)। आश्रित चर: उपकरण जीवन (टी), फ्लैंक वियर (वीबी), सतह खुरदरापन (आरए), अवशिष्ट तनाव (σr)।

L9 सरणी के लिए तालिका 1 कारक स्तर
स्तर|Vc (m min⁻⁻)|f (MM Rev⁻⁻)|पी (एमपीए)
1 | 30 | 0.05 | 2
2 | 60 | 0.10 | 4
3 | 90 | 0.15 | 6

2.2 सामग्री और टूलींग
वर्कपीस: समाधान - इलाज और वृद्ध इनकनेल 718 (एएमएस 5662), कठोरता 44 ± 1 एचआरसी। कटिंग इंसर्ट: सैंडविक CNMG 120408-PM, ग्रेड 1105 (Tialn-Tin मल्टीलेयर, 3.5 माइक्रोन)। उपकरण धारक: PSBNR 2525M12, दृष्टिकोण कोण 75 डिग्री, रेक 6 डिग्री, निकासी 5 डिग्री।

2.3 उपकरण
मशीन टूल: DMG - MORI NLX 2500 SY, अधिकतम स्पिंडल 4,000 RPM। क्रायोजेनिक डिलीवरी: डुअल - नोजल लिक्विड - नाइट्रोजन सिस्टम (दबाव 0-8 एमपीए, फ्लो 3-12 एल मिन⁻)। लेजर प्री - गर्मी: 500 डब्ल्यू फाइबर लेजर (λ=1070 एनएम), स्पॉट डायमीटर 2 मिमी, पावर डेंसिटी 15 किलोवाट सेमी ⁻।

2.4 डेटा अधिग्रहण
Kistler 9129AA ट्रायक्सियल डायनेमोमीटर द्वारा मापा गया बल; 20 kHz और कम - पास 1 kHz पर फ़िल्टर किए गए संकेतों का नमूना लिया गया। टूल -शिप इंटरफ़ेस तापमान दोहरी - वेव पाइरोमीटर (1.5–1.8 माइक्रोन, 1 kHz) द्वारा कैप्चर किया गया। X - किरण विवर्तन (sin, विधि, cr - k विकिरण) द्वारा निर्धारित अवशिष्ट तनाव 50 माइक्रोन वेतन वृद्धि पर। एलिकोना इनफिनिटफोकस जी 5 (0.01 माइक्रोन वर्टिकल रिज़ॉल्यूशन) के माध्यम से दर्ज की गई सतह खुरदरापन।

2.5 थर्मल मॉडलिंग
जॉनसन -कॉक संवैधानिक मापदंडों को विभाजित - हॉपकिंसन परीक्षणों से 25-800 डिग्री और 10⁻ -10⁴ S⁻⁻ S⁻⁻ स्ट्रेन दरों से परिष्कृत किया गया था। प्राथमिक कतरनी क्षेत्र में तापमान वृद्धि को ऑक्सले के मशीनिंग सिद्धांत का उपयोग करके भविष्यवाणी की गई थी, जो कि इन्फ्रारेड थर्मोग्राफी से प्राप्त गर्मी विभाजन गुणांक के साथ मिलकर।

3 परिणाम और विश्लेषण
3.1 टूल लाइफ एंड वियर मैकेनिज्म
चित्रा 1 तीन शीतलन रणनीतियों के तहत फ्लैंक वियर प्रगति को दर्शाता है। क्लैम ने वर्दी पहनने वाली भूमि वृद्धि (vb=0.3 mm 28.7 मिनट पर) का प्रदर्शन किया, जबकि बाढ़ ठंडा उपकरण - 12.1 मिनट पर जीवन मानदंड तक पहुंच गया। SEM माइक्रोग्राफ ने बाढ़ के शीतलन में प्रमुख प्रसार पहनने का खुलासा किया, कम इंटरफ़ेस तापमान (ΔT of 200 डिग्री) द्वारा क्लैम में दबा दिया।

3.2 सतह अखंडता
चित्रा 2 विरोधाभास आरए और अवशिष्ट तनाव प्रोफाइल। क्लैम ने बाढ़ शीतलन के तहत 0.47 (0.05 माइक्रोन के साथ तुलना में RA=0.31} 0.02 माइक्रोन का उत्पादन किया। क्लैम में अवशिष्ट तनाव 150 माइक्रोन की गहराई तक संपीड़ित (± 380 ± 45 एमपीए) रहा; बाढ़ कूलिंग ने 50 माइक्रोन पर तन्यता तनाव (+120 ± 30 एमपीए) उत्पन्न किया।

3.3 थकान प्रदर्शन
650 डिग्री पर तीन - पॉइंट झुकने (ASTM E466) ने साइकिलों में विफलता (2.6 × 10⁵) में दो गुना वृद्धि का प्रदर्शन किया, जो कि बाढ़ के सापेक्ष क्लैम नमूनों के लिए - ठंडा नियंत्रण (1.3 × 10⁵) के लिए। फ्रैक्टोग्राफी की पुष्टि की गई दरार दीक्षा सतह से उप - सतह पर स्थानांतरित हो गई, संपीड़ित अवशिष्ट तनाव के अनुरूप।

3.4 मॉडल सत्यापन
भविष्यवाणी की गई प्राथमिक कतरनी - ज़ोन के तापमान सभी पैरामीटर संयोजनों (r {= 0.92) में पाइरोमेट्री डेटा के 8 % के भीतर सहमत हुए। कैलिब्रेटेड थर्मल मॉडल प्रोसेस प्लानर्स को पूर्व - का चयन करने में सक्षम बनाता है, जो कि कटिंग मापदंडों का चयन करता है जो 650 डिग्री से नीचे इंटरफ़ेस तापमान बनाए रखते हैं, प्रसार पहनने को कम करते हैं।

4 चर्चा
4.1 दमन तंत्र पहनें
CLAM के नीचे कम इंटरफ़ेस तापमान Tialn ऑक्सीकरण को रोकता है और टूल जीवन का विस्तार करते हुए, चिप में कोबाल्ट बाइंडर प्रसार को कम करता है। लेजर प्री - हीट क्रायोजेनिक जेट्स से थर्मल शॉक को मॉडरेट करता है, माइक्रो - को रोकता है, जो कि पूर्व क्रायोजेनिक - में देखी गई थी, केवल अध्ययन [4]।

4.2 अवशिष्ट तनाव गठन
संपीड़ित तनाव मशीनी सतह के तेजी से क्रायोजेनिक शमन से उत्पन्न होता है। लेजर प्री - हीट ऑफसेट अत्यधिक शीतलन, भंगुर चरण nucleation ({- ni₃nb) को रोकना, जो कि लचीलापन से समझौता कर सकता है [5]।

4.3 सीमाएँ
प्रयोगों ने निरंतर मोड़ लिया; मिलिंग की विशिष्ट कटिंग में गर्मी विभाजन और अवशिष्ट तनाव को बदल सकता है। जाली डिस्क में सामग्री अनिसोट्रॉपी को संबोधित नहीं किया गया था। तरल - नाइट्रोजन की खपत बनाम उत्पादकता लाभ का आर्थिक मूल्यांकन लंबित है।

4.4 व्यावहारिक निहितार्थ
क्लैम सूखी या निकट - 650 डिग्री तक सेवा के लिए 718 घटकों की सूखी मशीनिंग को सक्षम करता है, शीतलक अपशिष्ट को 78 % और टूल इन्वेंट्री को 40 % तक कम करता है। वास्तविक - समय थर्मल इमेजिंग के आधार पर अनुकूली नियंत्रण के साथ एकीकरण की सिफारिश की जाती है कि वे इन्सर्ट वेयर और वर्कपीस परिवर्तनशीलता की भरपाई करें।

प्र. 5। निष्कर्ष
क्लैम टूल लाइफ 2.4 - फोल्ड और फोल्ड और 650 डिग्री पर कम सतह के खुरदरेपन को बनाए रखते हुए इंसेल 718 घटकों के थकान जीवन को दोगुना करता है। मान्य थर्मल मॉडल पैरामीटर चयन के लिए एक प्रजनन योग्य ढांचा प्रदान करता है। भविष्य के काम को मिलिंग परीक्षणों और जीवन-चक्र लागत विश्लेषण पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।

लोकप्रिय टैग: उच्च - तापमान अनुप्रयोगों के लिए 718 मशीनिंग, उच्च - तापमान अनुप्रयोगों निर्माताओं, आपूर्तिकर्ताओं, कारखाने के लिए चीन incel 718 मशीनिंग