INONENCIA 718 MAIMINAÇÃO PARA ALIME

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Inconel 718 retains >600 MPa resistência ao escoamento a 650 graus, tornando -o indispensável para discos de turbinas e forros de combustor [1]. A usinagem convencional incorre em desgaste rápido da ferramenta e tensão residual de tração, comprometendo o desempenho da fadiga [2]. A usinagem criogênica criogênica híbrida - a laser (molusco) demonstrou potencial para mitigar esses problemas [3], mas dados sistemáticos sob cargas térmicas representativas permanecem escassas. Este estudo quantifica o desempenho do molho contra o resfriamento da inundação basal usando experimentos e física projetados estatisticamente - modelagem de temperatura baseada em base.

2 métodos de pesquisa
2.1 Projeto experimental
Uma matriz ortogonal de Taguchi L9 foi selecionada para minimizar as execuções experimentais enquanto captura as interações -} (Tabela 1). Variáveis ​​independentes: velocidade de corte (VC), alimentação (f) e líquido - pressão do jato de nitrogênio (p). Variáveis ​​dependentes: vida útil da ferramenta (T), desgaste do flanco (VB), rugosidade da superfície (RA), estresse residual (σr).

Tabela 1 Níveis de fator para a matriz L9
Nível|VC (M min⁻sent)|f (mm rev⁻¹)|P (MPA)
1 | 30 | 0.05 | 2
2 | 60 | 0.10 | 4
3 | 90 | 0.15 | 6

2.2 Material e ferramentas
Peça de trabalho: Solução - Inconel 718 tratado e envelhecido (AMS 5662), dureza 44 ± 1 HRC. Inserção de corte: Sandvik CNMG 120408-PM, grau 1105 (multicamada Tialn-Tin, 3,5 µm). Titular da ferramenta: PSBNR 2525M12, ângulo de abordagem de 75 graus, ancinho de 6 graus, folga 5 graus.

2.3 Aparelho
Machine Tool: DMG - mori nlx 2500 sy, eixo máximo 4.000 rpm. Entrega criogênica: dual - líquido do bico - sistema de nitrogênio (pressão 0–8 MPa, fluxo 3–12 L min⁻¹). Laser pre - calor: 500 w laser de fibra (λ=1070 nm), diâmetro do ponto 2 mm, densidade de potência 15 kW cm⁻².

2.4 Aquisição de dados
Forças medidas pelo dinamômetro triaxial Kistler 9129AA; Os sinais amostrados a 20 kHz e baixo - passam filtrados a 1 kHz. Temperatura da interface da ferramenta -chip capturada por pirômetro de onda duplo - (1,5-1,8 µm, 1 kHz). Estresse residual determinado por x - difração de raios (método sin²ψ, crção cr - k) a incrementos de 50 µm. A rugosidade da superfície registrada via Alicona InfiniteFocus G5 (resolução vertical de 0,01 µm).

2.5 Modelagem térmica
Os parâmetros constitutivos de Johnson -Cook foram reformados a partir de testes divididos - Hopkinson a 25 a 800 graus e 10⁻³ -10⁴ S⁻uo taxas de deformação. O aumento da temperatura na zona de cisalhamento primário foi previsto usando a teoria da usinagem de Oxley, juntamente com os coeficientes de partição de calor derivados da termografia infravermelha.

3 Resultados e análise
3.1 Vida da ferramenta e mecanismos de desgaste
A Figura 1 mostra a progressão do desgaste do flanco nas três estratégias de resfriamento. O molusco exibiu crescimento uniforme da terra (VB=0.3 mm a 28,7 min), enquanto o resfriamento da inundação atingiu a ferramenta - Critério de vida aos 12,1 min. As micrografias SEM revelaram desgaste de difusão dominante no resfriamento da inundação, suprimidas em molusco pela temperatura inferior da interface (Δt ≈ 200 graus).

3.2 Integridade da superfície
A Figura 2 contrasta a AR e os perfis de estresse residual. O molusco produziu RA=0.31 ± 0,02 µm, em comparação com 0,47 ± 0,05 µm sob resfriamento de inundação. O estresse residual no molusco permaneceu compressivo (-380 ± 45 MPa) a 150 µm de profundidade; O resfriamento da inundação gerou tensão de tração (+120 ± 30 MPa) a 50 µm.

3.3 Desempenho de fadiga
Três - flexão de ponto (ASTM E466) a 650 graus demonstraram um aumento duplo nos ciclos para a falha (2,6 × 10⁵) para amostras de molusco em relação à inundação - controles resfriados (1.3 × 10⁵). A fractografia confirmou a iniciação de trincas mudou da superfície para a superfície -, consistente com o estresse residual compressivo.

3.4 Validação do modelo
O cisalhamento primário previsto - temperaturas da zona acordadas dentro de 8 % dos dados de pirometria em todas as combinações de parâmetros (r²=0.92). O modelo térmico calibrado permite que os planejadores de processos pré -- selecionem parâmetros de corte que mantêm a temperatura da interface abaixo de 650 graus, minimizando o desgaste da difusão.

4 discussão
4.1 Use mecanismo de supressão
A temperatura mais baixa da interface sob o clamos inibe a oxidação do Tialn e reduz a difusão do ligante de cobalto no chip, estendendo a vida útil da ferramenta. O laser pre - aquece o choque térmico de jatos criogênicos, impedindo micro - lascando observados em estudos criogênicos - {3 {3 {2 {2 {2 {2}- - observados em estudos criogênicos anteriores - apenas [4].

4.2 Formação de estresse residual
A tensão de compressão se origina da extinção criogênica rápida da superfície usinada. Laser pre - compensações de calor de resfriamento excessivo, impedindo a nucleação de fase quebradiça (Δ - ni₃nb) que poderia comprometer a ductilidade [5].

4.3 Limitações
Experiências empregaram uma virada contínua; O corte interrompido típico da moagem pode alterar a partição de calor e o estresse residual. A anisotropia material em discos forjados não foi abordada. Avaliação econômica do líquido - consumo de nitrogênio versus ganhos de produtividade está pendente.

4.4 Implicações práticas
O molusco permite a usinagem seca ou próxima - seco dos componentes do Inconel 718 para serviço de até 650 graus, reduzindo o lixo do líquido de arrefecimento em 78 % e o inventário de ferramentas em 40 %. Integração com controle adaptativo com base no real - Recomenda -se imagens térmicas de tempo para compensar a variabilidade da inserção de desgaste e peça de trabalho.

5 conclusões
O molusco estende a vida útil da ferramenta 2.4 - dobra e dobra a vida fadiga dos componentes do Inconel 718, sustentando o estresse residual compressivo e a rugosidade da superfície baixa a 650 graus. O modelo térmico validado fornece uma estrutura reproduzível para a seleção de parâmetros. Trabalhos futuros devem se concentrar em ensaios de moagem e análise de custos do ciclo de vida.

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