Por que utilizar inconel 718 para fabricar piezas de aviones

Por lo tanto, en el diseño de optimización del proceso de brochado, es muy importante dibujar un diagrama de estructura metalográfico cuantitativo y confiable de la ranura de espiga procesada por brochado. En este artículo, hemos utilizado la inspección con microscopio óptico y la microscopía electrónica de barrido para analizar la estructura metalográfica de la superficie y las capas subsuperficiales de las ranuras de espiga del disco de aleación Inconel-718 de las turbinas de gas industriales. La atención se centra en estudiar las características de los defectos causados ​​por el brochado de espigas y ranuras en la superficie y la capa inferior de la rueda. Al mismo tiempo, la investigación también encontró el tamaño de las materias primas γ ", γ 'y δ en la superficie de la lengüeta y la ranura. Al utilizar el modelo FEM basado en materiales para predecir la vida a fatiga del disco de la rueda, Es necesario ingresar estos importantes parámetros característicos de la estructura metalográfica. En el estudio de la estructura organizacional, encontramos defectos como rayones y distorsiones. Posteriormente, comparamos los parámetros característicos (tamaño y forma) de estos defectos con los estándares de diseño dados por El fabricante de la turbina de gas. Además, las áreas afectadas por el brochado y La comparación de los materiales originales muestra que la fracción de volumen de los granos δ tiene cambios obvios. Estos cambios están relacionados con la generación de calor por fricción durante el brochado. Finalmente, comparando el original materiales, hemos comparado la evolución de la dureza de la microestructura de la estructura metalúrgica en la superficie de brochado, se estudiaron los efectos de los cambios.

La aleación Inconel-718 es una aleación de alta temperatura Ni-Fe-Cr inventada por International Nickel Corporation en la década de 1950. Esta es una aleación de endurecimiento por precipitación que puede exhibir un alto límite elástico y una fuerte resistencia a la fatiga y la fluencia. Debido a su alta resistencia a la oxidación y alta resistencia en ambientes de alta temperatura, la aleación Inconel-718 se usa ampliamente en la industria aeroespacial, especialmente como material para ruedas de motores de turbina de gas. En términos generales, la rueda y la hoja están conectadas entre sí mediante una espiga longitudinal en forma de árbol, y el proceso de brochado es la clave para mecanizar la ranura longitudinal de la espiga en forma de árbol. En general, la preocupación de todos es el efecto de la temperatura y la tensión sobre el cambio en el tamaño del grano durante la deformación en caliente. El brochado también provocará cambios en la estructura metalográfica de la superficie y la superficie subyacente de la rueda, lo que afectará la resistencia a la fatiga de la rueda. Sin embargo, en la literatura hay pocos artículos sobre el brochado de llantas de aleación Inconel-718. Análisis cualitativo y cuantitativo de cambios en la microestructura.

El propósito de este estudio es describir y cuantificar la estructura metalográfica de la superficie y la superficie subyacente del surco dendrítico longitudinal de la rueda de aleación Inconel-718. En particular, se registró la descripción y análisis cuantitativo de los defectos causados ​​por el proceso de brochado en la superficie y capa superficial inferior del disco de rueda, y se estudiaron el tamaño de grano y las características de grano del área de mecanizado.

Método experimental

Interceptamos parte de la llanta de aleación Inconel-718 para investigar (Figura 1). Como se muestra en la Figura 2, utilizamos el método de EDM para tomar muestras metalográficas de la primera, media y cola de la ranura de la espiga media.

Para satisfacer las necesidades del análisis metalográfico, una vez fijada la muestra, pasará por un proceso automatizado de molienda y pulido. Al lijar, se utilizará papel de lija 320, 400, 600 y 1200. Después del pulido, la muestra se pulirá en el vellón MD con una suspensión de diamante de 1 μm como líquido de pulido durante 2 minutos. Para poder observar los límites de los granos con un microscopio electrónico de barrido (SEM), la muestra se grabará en una solución de ácido oxálico a un voltaje de 4 V durante 20-40 segundos. Para capturar las características de γ 'y γ' con alta definición, la muestra debe grabarse galvánicamente en una solución de voltaje de 10 V (8 ml de H2SO4 y 100 ml de H2O) durante 20 segundos, y un microscopio electrónico de barrido equipado con una pistola de emisión de barrido. (FEG).

Al analizar los defectos con SEM, la muestra debe electrograbarse en una solución de voltaje de 3 V (5 g de CuCl2, 100 ml de HCL y 100 ml de etanol) durante 10 segundos. Utilice el método de diferencia de altura para obtener el tamaño del grano. Use ASTM para obtener la fracción de volumen de diferentes granos: E562 asume que la fracción de área es igual a la fracción de volumen. El tamaño de los diferentes granos se midió con el software de análisis de imágenes Clemex. Para obtener un resultado estadístico representativo, se deben utilizar al menos 6 diagramas metalográficos para determinar el tamaño y las características de los diferentes granos.

Se deben tomar al menos 5 muestras de cada muestra para la medición de dureza Rockwell A, y luego se debe calcular un valor promedio para cada muestra. En los experimentos, la distancia entre los arañazos suele ser superior a 5 veces el diámetro de los arañazos. Para comparar con los valores de dureza en la literatura, los valores de dureza Rockwell A deben convertirse en dureza Vickers, ASTM: E140.

Análisis de defectos

En este estudio, analizamos sistemáticamente los defectos en la fila media de lengua y surco. Más precisamente, observamos y cuantificamos el inicio, la mitad y el final del brochado. La Tabla 1 muestra los diferentes tipos de defectos incluidos en las ranuras dendríticas longitudinales de llantas de aleación Inconel-718 perforadas. Cabe mencionar que en las muestras de investigación no se observaron defectos como capa blanca, capa no menstrual, biomasa secundaria, puntos negros, re-apilamiento, materia extraña y grietas.

Las figuras 3 a 6 muestran algunos de los defectos observados. La Figura 3 muestra la erosión, como los pequeños agujeros que aparecen en la superficie mecanizada. De hecho, el rayado es el defecto superficial más común. Todo el mundo sabe que la aleación Inconel-718 se endurece mecánicamente debido a su rápido endurecimiento mecánico durante el procesamiento. Diferentes materiales de herramientas y condiciones de brochado, la superficie de la aleación tendrá un mayor desgaste lateral, picaduras y perforaciones. Sin embargo, en todas las muestras de investigación, la profundidad de erosión máxima aceptable fue menor que la diseñada. De manera similar, como se muestra en la Figura 4, se muestra la imagen de la capa retorcida. En esta capa (7 μm de ancho), la fase δ tiene una disposición especial. Este fenómeno se encuentra fácilmente en la parte superior de la lengüeta y la ranura, lo que puede estar relacionado con el estrés causado por el brochado en esta área.

La superficie más rugosa de la lengüeta y la ranura (Figura 5) se encuentra al principio y al final del brochado. De manera similar, como se muestra en la Figura 6, existe un defecto llamado separación de material incompleta, similar a la fractura del material, pero no se cayó de la superficie de la rueda. Este fenómeno existe en todas las muestras. Estos defectos tienen una longitud máxima de 25 μm y sus características (tamaño y morfología) varían. Este defecto se debe a la calidad del brochado y su efecto en la vida útil de la ruleta queda por estudiar más a fondo.

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