CNC боловсруулах материалын супер хайлш
Гарчиг
Toggle хийхСупер хайлш гэж юу вэ?
"Супер хайлш" гэсэн нэр томъёо нь хийн турбин гэх мэт өндөр стресстэй, өндөр температурт ашиглагддаг материалын хэрэгцээнээс үүдэлтэй бөгөөд мөлхөх гэх мэт үзэгдлээс үүдэлтэй бага зэргийн бүтцийн өөрчлөлтүүд ч эвдрэлд хүргэж болзошгүй юм. Мөлхөлт гэдэг нь өндөр температурт тогтмол стрессийн дор материалын удаан деформацийг хэлдэг бөгөөд супер хайлшийг үүнийг багасгах зорилгоор зохион бүтээдэг. Тэдний бичил бүтэц нь ихэвчлэн никельээр тогтворжуулсан нүүр төвтэй куб (FCC) болор тортой байдаг бөгөөд гамма прайм (γ') зэрэг бэхжүүлэх фазуудыг тунадасжуулах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь тэдний гайхалтай өндөр температурын гүйцэтгэлд хувь нэмэр оруулдаг.
Түүхийн хувьд супер хайлшууд нь энгийн никель-хромын хайлшаас олон элементийн нарийн төвөгтэй систем болж хөгжсөн. Жишээлбэл, никель дээр суурилсан алдартай супер хайлш болох Inconel нь зэврэлтээс хамгаалах чадварыг нэмэгдүүлэхийн тулд никель болон хромыг хослуулдаг. Өнөөдөр тэдгээр нь арилжааны тийрэлтэт хөдөлгүүрийн жингийн 40-50%-ийг эзэлдэг нь агаарын тээврийн салбарт тэдний чухал үүргийг онцолж байна. Агаарын тээврийн хэрэгслээс гадна супер хайлшууд нь нарны дулааны цахилгаан станцууд, хүнд даацын дулаан солилцуур, пуужингийн хөдөлгүүрт чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд эдгээр нь өөрөөр боломжгүй байх байсан зэврэлт эсвэл өндөр температурт ажиллах боломжийг олгодог.
Үйлдвэрлэлийн нөхцөлд супер хайлшийг хэмжээст тогтвортой байдал болон механик бүрэн бүтэн байдлыг хадгалах чадвараар нь сонгодог. Гэсэн хэдий ч энэ нь машин механизмын хувьд буулт хийхтэй холбоотой байдаг, учир нь хатуулаг, дулаан дамжуулалт бага зэрэг давуу талууд нь уламжлалт зүсэх процесст тэсвэртэй болгодог.
Супер хайлшийг ойлгох нь тэдгээрийн найрлагыг үнэлэхээс эхэлдэг: никель нь дулааны тогтвортой байдлын үндэс суурийг тавьдаг бол хөнгөн цагаан, титан зэрэг нэмэлтүүд нь бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг металл хоорондын нэгдлүүдийг үүсгэдэг.
Супер хайлшийн шинж чанарууд
Супер хайлшийн онцгой шинж чанарууд нь нарийн боловсруулсан найрлагаас үүдэлтэй бөгөөд энэ нь хүнд нөхцөлд стандарт хайлшаас илүү сайн ажиллах боломжийг олгодог. Гол шинж чанарууд нь:
- Өндөр температурт тэсвэртэй, тогтвортой байдалСупер хайлш нь 870°C ба түүнээс дээш температурт суналтын, урсалтын болон ядаргааны бат бэхийг хадгалдаг. Жишээлбэл, Rene 41 зэрэг никель суурьтай хайлшууд нь пуужингийн хөдөлгүүрт онцгой бат бөх чанарыг харуулдаг. Үүнийг хатуу уусмалыг бэхжүүлэх, хур тунадасны хатууралтаар дамжуулан хийдэг бөгөөд γ' гэх мэт фазууд нь мултрал хөдөлгөөнийг эсэргүүцдэг.
- Зэврэлт ба исэлдэлтийн эсэргүүцэлХром зэрэг элементүүд нь хамгаалалтын исэл давхаргыг үүсгэдэг бөгөөд хатуу ширүүн агаар мандалд задралаас сэргийлдэг. Жишээлбэл, Hastelloy C-276 нь нүх сүв үүсэх, стресс-зэврэлтээс үүдэлтэй хагаралд тэсвэртэй тул химийн боловсруулалтад маш сайн байдаг.
- Мөлхөх эсэргүүцэлСупер хайлш нь удаан хугацааны өндөр стрессийн нөхцөлд деформацийг багасгадаг бөгөөд энэ нь өндөр температурт тасралтгүй ажилладаг турбины ирэнд чухал үүрэгтэй.
- Механик хатуулагЭдгээр нь элэгдэлд тэсвэртэй, био нийцтэй тул эмнэлгийн суулгацад тохиромжтой.Stellite гэх мэт кобальт дээр суурилсан хайлшууд нь ядралын хугацааг маш сайн хангадаг.
- Дулаан дамжуулалт бага ба тэлэлтЭнэ шинж чанар нь дулааны менежментэд тусалдаг боловч зүсэлтийн бүсэд дулаан төвлөрдөг тул боловсруулах явцад бэрхшээл учруулдаг.
- Зүлгүүрийн болон наалдамхай шинж чанарЭдгээр шинж чанарууд нь бат бөх чанарт ашигтай боловч CNC үйл ажиллагаанд багажны элэгдлийг хурдасгадаг.
Эдгээр шинж чанарууд нь супер хайлшийг удаан эдэлгээтэй, найдвартай ажиллагаа шаарддаг хэрэглээнд тохиромжтой болгодог боловч деформацийн үед материал хатуурдаг ажлын хатуурал гэх мэт асуудлыг шийдвэрлэхийн тулд дэвшилтэт боловсруулалтын стратеги шаарддаг.
Ерөнхийдөө бат бөх чанар, эсэргүүцэл ба тогтвортой байдлын тэнцвэр нь супер хайлшийг технологийн хязгаарыг давахад зайлшгүй шаардлагатай гэж үздэг.
Супер хайлшийн төрлүүд
Супер хайлшийг үндсэн суурь металлаар нь ангилдаг бөгөөд төрөл бүр нь тодорхой хэрэглээнд өвөрмөц давуу талыг санал болгодог. Машин боловсруулах үйлчилгээ үзүүлэгч Элимольд нь никель дээр суурилсан, төмөр дээр суурилсан, кобальт дээр суурилсан, титан дээр суурилсан, ниоби дээр суурилсан гэсэн таван үндсэн төрлийг онцолдог.
- Никель дээр суурилсан супер хайлшХамгийн түгээмэл нь хөнгөн цагаан, титан, хром зэрэг нэмэлтүүдтэй дор хаяж 50% никель агуулсан байдаг. Жишээ нь Inconel 718 (сансар огторгуйд мөлхөх чадварын хувьд ашиглагддаг) болон Hastelloy C-22 (химийн орчинд зэврэлтээс хамгаалах зориулалттай) орно. Эдгээр нь өндөр температурт зэврэлтэнд тэсвэртэй, турбины ир болон тийрэлтэт хөдөлгүүрт тохиромжтой. Monel, Nimonic зэрэг цувралууд нь далайн хэрэглээнд зориулсан Monel K500 гэх мэт тодорхой хэрэгцээнд зориулсан хувилбаруудыг санал болгодог.
- Төмөр дээр суурилсан супер хайлшЭдгээр нь төмрийг никель эсвэл хромтой хольж, өртөг хэмнэлттэй, элэгдэлд тэсвэртэй болгодог. Эдгээрийг үрэлтэд өртдөг онгоцны холхивч болон эд ангиудад ашигладаг. Incoloy 909 гэх мэт жишээнүүд нь сайн бат бөх чанарыг өгдөг боловч никелийн хувилбаруудаас бага халуунд тэсвэртэй байдаг.
- Кобальтад суурилсан супер хайлш: 50-60% кобальт, хром, вольфрам агуулсан эдгээр хайлшууд нь хэт өндөр температурт илүү бат бөх, зэврэлтэнд маш сайн тэсвэртэй. Stellite 6 зэрэг Stellite цувралыг агаар мандалд өртсөн хийн турбины эд ангиудад ашигладаг. Тэдгээр нь төмөр эсвэл никель дээр суурилсан төрлүүдтэй харьцуулахад илүү сайн эвдрэлийн хугацаатай байдаг.
- Титан дээр суурилсан супер хайлшУян хатан байдлын модулийг бууруулахын тулд титан болон молибден агуулсан эдгээр нь өндөр хатуулагтай гэдгээрээ алдартай. Ti6Al4V нь био нийцтэй байдал болон бат бэх-жингийн харьцааныхаа ачаар сансар судлал болон биоанагаахын салбарт өргөн хэрэглэгддэг.
- Ниоби дээр суурилсан супер хайлш: Ихэнхдээ ниоби-никель холимог бөгөөд цэвэр никелийн хайлшаас өндөр температурт бат бөх чанараа илүү сайн хадгалдаг боловч нийт бат бэх чанар нь бага байдаг. Дулаан эсэргүүцэлтэй тул тийрэлтэт хөдөлгүүр болон пуужинд ашигладаг.
Бусад алдартай хайлшуудад Waspaloy (хийн турбинд зориулсан никель суурьтай) болон Rene цуврал (өндөр температурт зориулсан сансрын хөлөгт зориулсан) орно. Төрөл бүр нь янз бүрийн хатуулаг болон дулааны шинж чанараас шалтгаалан CNC-ийн тохируулсан аргыг шаарддаг. Зөв төрлийг сонгох нь өртөг, гүйцэтгэл, машин механизмын тэнцвэрийг хадгалахыг шаарддаг.
CNC боловсруулах тойм
CNC боловсруулалт нь компьютерийн удирдлагатай багажууд нь ажлын хэсгээс материалыг авч, нарийн эд анги үүсгэдэг хасагдах үйлдвэрлэлийн процесс юм. Энэ нь тээрэмдэх (нарийн төвөгтэй хэлбэрийг гаргахын тулд эргэлдэгч зүсэгч), эргүүлэх (ажлын хэсгийг хөдөлгөөнгүй багажны эсрэг эргүүлэх), өрөмдөх, мөн нарийн төвөгтэй геометрийн 5 тэнхлэгт боловсруулалт зэрэг илүү дэвшилтэт техникүүдийг багтаасан үйлдлүүдийг багтаасан болно.
Супер хайлшийн хувьд CNC нь турбины ир гэх мэт эд ангиудад өндөр нарийвчлал шаардлагатай тул зайлшгүй шаардлагатай. Элимолдын үйлчилгээнд 3-5 тэнхлэгтэй тээрэмдэх, нарийхан эд ангиудад зориулсан Швейцарь боловсруулалт, хатуу хүлцэлд зориулсан утсан EDM (±0.0001″) зэрэг орно.
Бат бөх ээрмэлтэй өндөр хатуулагтай машинууд нь материалын бат бөх чанарыг зохицуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Супер хайлшийг боловсруулахад тулгарч буй бэрхшээлүүд
Супер хайлшийг CNC-ээр боловсруулах нь тэдгээрийн шинж чанараас шалтгаалан маш хэцүү байдаг. Гол бэрхшээлүүд нь:
- Ажлын хатуурал: Материал нь зүсэх цэг дээр хурдан хатуурч, багажны элэгдлийг нэмэгдүүлдэг.
- Өндөр зүсэх хүчТэдний бат бөх чанар нь илүү их хүч шаарддаг бөгөөд багаж хэрэгсэл, машинуудад ачаалал өгдөг.
- Дулааны менежментийн асуудлуудДулааны бага тархалт нь зүсэх бүсэд дулааныг хуримтлуулж, багажны элэгдэл, ажлын хэсгийн гажуудалд хүргэдэг.
- Зүлгүүрийн үртэс ба барьсан ирмэг: Резинэн чипс нь багаж хэрэгсэлд наалдаж, өнгөлгөө болон нарийвчлалыг алдагдуулдаг ирмэг үүсгэдэг.
- Багажны элэгдлийн хурдатгалХатуу карбид ба интерметалл нэгдлүүд нь хурдан элэгдэлд оруулж, багажны ашиглалтын хугацааг богиносгодог.
- Чичиргээ ба үлдэгдэл стрессӨндөр хүч нь чимээ шуугиан үүсгэж, хүлцэлд нөлөөлдөг бол дулаан нь стресс үүсгэдэг бөгөөд ядаргаа багасгадаг.
Уламжлалт CNC тоног төхөөрөмж нь эдгээр материалуудтай ажиллахад ихэвчлэн эвдрэлд ордог тул тусгай мэдлэг шаарддаг. PECM гэх мэт хувилбарууд нь эдгээр асуудлаас зайлсхийхийн тулд контактгүй боловсруулалт санал болгодог бөгөөд дулаанд өртөх бүсгүй гөлгөр гадаргуу үүсгэдэг.
Машины техник ба шилдэг туршлагууд
Саад бэрхшээлийг даван туулахын тулд дараах стратегиудыг ашиглаарай.
- Хэрэгсэл сонгохБарзгар өнгөлөлтөд бүрсэн карбидын оруулга, өнгөлгөөнд керамик, хэт нарийвчлалтай өнгөлгөө хийхэд PCBN ашиглана. Эерэг тармуурын өнцөг болон хагарал таслагч нь хүчийг бууруулдаг.
- Оновчтой параметрүүд: Бага хурдтай (дулаан хуримтлагдахаас сэргийлж), дунд зэргийн тэжээлтэй, хяналттай гүнтэй байх. Давталтын туршилт нь гол түлхүүр юм.
- Хөргөлтийн стратегиХөргөх болон чипсийг зайлуулах зориулалттай багажаар дамжин өнгөрөх өндөр даралттай (70+ бар) хөргөлтийн шингэн; байгаль орчинд ээлтэй тосолгооны зориулалттай MQL.
- Машин ба бэхэлгээЧичиргээ намсгагчтай өндөр хатуулагтай CNC машинууд; чимээг багасгах бат бөх бэхэлгээ.
- Дизайн ба дараах боловсруулалтӨгөөмөр радиустай DFM; стресс тайлахын тулд боловсруулалтын дараах дулааны боловсруулалт; чанарын хувьд NDT.
- хувилбаруудCNC-ийн хэрэгцээг багасгахын тулд торон хэлбэртэй хэлбэрт хөрөнгө оруулалтын цутгамал хийх талаар бодож үзээрэй. Орчин үеийн карбидын багаж хэрэгсэл болон дэвшилтэт хөргөлтийн бодисууд энэ салбарыг өөрчилж байна.
Хэрэглээ