Niķeļa sakausējuma kalumi: Open Die vs Closed Die, Ring Rolling un Disc Kalumi

Atvērtā kalšana ir pareizā izvēle lielām, pielāgotām vai maza{0}}apjoma niķeļa sakausējuma formām, piemēram, vārpstām un blokiem, jo ​​tiek izmantotas vienkāršas, lētas presformas. Slēgtā kalšana ir vispiemērotākā liela-apjoma, sarežģītām, gandrīz-neto-formas daļām, jo ​​formas formas dobums rada stingras pielaides un izcilu graudu plūsmu ap ģeometriskiem elementiem. Gredzenveida velmēšana ir standarta metode jebkurai gredzenveida -formas detaļai, piemēram, atlokiem vai gultņu skrējieniem, jo ​​tā rada bezšuvju gredzenu ar graudu plūsmu, kas ir ideāli saskaņota ar detaļas ekspluatācijas slodzēm.

Disku kalšana ir paredzēta rotācijas simetriskām, noguruma{0}}kritiskajām detaļām, piemēram, turbīnu diskiem, jo ​​tā rada radiālu graudu plūsmas modeli, kas nodrošina vislabāko iespējamo noguruma un plīšanas pretestību šajā ģeometrijā. Pareizo metodi galvenokārt nosaka detaļas forma un slodzes virziens, nevis tikai sakausējums.

Kāda ir atšķirība starp atvērto, slēgto, gredzenveida velmēšanu un disku kalšanu?

Visi četri procesi plastiski deformē sakarsētu niķeļa sakausējuma sagatavi, lai izjauktu kā-liešanas struktūru un saskaņotu graudu plūsmu ar detaļas formu, taču tie atšķiras pēc instrumentiem, sasniedzamās ģeometrijas un iegūtā graudu plūsmas modeļa, tāpēc katrs tiek pieskaņots citam komponenta veidam.

Kalšana uzlabo niķeļa sakausējumu mehāniskās īpašības salīdzinājumā ar lējumiem, novēršot iekšējo porainību un izlīdzinot metāla graudu struktūru atbilstoši apstrādes virzienam. Tālāk minētie četri procesi atspoguļo galvenos veidus, kā kalšanas darbnīcās niķeļa sakausējuma sagataves tiek veidotas izmantojamās sastāvdaļu formās:

Atvērta kalšana:Sagatave tiek apstrādāta starp plakanām vai vienkāršām -formām, kas nekad pilnībā nenosedz daļu, operatoram vai manipulatoram mainot sagataves novietojumu starp sitieniem vai presēm, lai izveidotu galīgo formu. Rīki ir vienkārši un vispārīgi-nolūki.

Slēgtā kalšana (izspieduma kalšana):Sagatave tiek saspiesta starp divām presformām, kas apstrādātas ar gatavās daļas negatīvo formu, tāpēc metāls aizpilda dobumu un vienā vai dažos sitienos iegūst gandrīz -neto formu. Instrumenti ir daļēji-specifiski un dārgi.

Gredzena ripināšana:Caurdurta, grieznes{0}}formas sagatave tiek velmēta starp tukšgaitas rullīti un dzenamo rullīti, pakāpeniski samazinot sienas biezumu, vienlaikus palielinot diametru, veidojot bezšuvju gredzenu bez metinājuma un bez presēšanas dobuma ārējai formai.

Disku kalšana:Cilindrisku sagatavi izjauc (saspiests aksiāli) un pēc tam apstrādā, bieži vien slēgtās presformās, veidojot plakanu, rotācijas simetrisku diska formu, ar apzināti kontrolētu graudu plūsmu, lai tā izstarotu uz āru no centra uz malu.

Kuru kalšanas metodi izvēlēties lielām, pielāgotām formām?

Atvērtā kalšana ir īstā izvēle lielām vai pielāgotām niķeļa sakausējuma formām, piemēram, vārpstām, blokiem un maza daudzuma{0}}prototipu daļām, jo ​​tā ļauj izvairīties no augstām instrumentu izmaksām un ilgā izpildes laika, veidojot -specifiskas slēgtās formas.

Atvērtās kalšanas plakanas vai vienkāršas -kontūras formas var veidot milzīgu detaļu ģeometriju klāstu bez jebkādiem detaļu-īpašu instrumentu ieguldījumiem. Tas padara to par praktisku izvēli vairākās izplatītās situācijās:

Lielas{0}}viengabala sastāvdaļas:Vārpstas, rotori un bloki, kas pārsniedz slēgtās štancēšanas preses praktisko izmēru ierobežojumu, parasti tiek ražoti ar atvērtu presformu kalšanu, jo ierobežojošais faktors ir preses un manipulatora jauda, ​​nevis matricas izmērs.

Maza-daudzuma vai prototipu pasūtījumi:Slēgtas formas izgatavošana ir ekonomiska tikai tad, ja instrumentu izmaksas var sadalīt pietiekami daudz detaļu. Vienreizējai-vai īstermiņa-no niķeļa sakausējuma komponentei, kalšana ar vaļēju presformu pilnībā novērš šīs sākotnējās izmaksas.

Vienkārša ģeometrija ar lielu apstrādes pielaidi:Ja detaļa pēc tam tiks plaši apstrādāta, piemēram, kalts bloks, kas paredzēts vārsta korpusam, vaļīgāka -kaluma tolerance pret atvērto presformas kalšanu nav praktisks trūkums.

Kompromiss-ir tāds, ka kalšanai ar atvērtu presformu ir nepieciešams vairāk apstrādes materiālu un kvalificēta operatora sprieduma, lai sasniegtu galīgo formu, tāpēc izmaksas uz vienu gabalu un izpildes laiks var būt augstākas nekā slēgtas kalšanas kalšanai, kad apjoms palielinās.

Kura metode nodrošina vislabāko graudu plūsmu un mehāniskās īpašības?

Slēgtā presforma, gredzenu velmēšana un disku kalšana rada graudu plūsmu, kas seko detaļas gatavajai kontūrai, kas kopumā nodrošina labākas noguruma un trieciena īpašības nekā atvērtā štancēšanas kalšana tajā pašā vietā, jo atvērtām presformām ir nepieciešama turpmāka apstrāde, kas var pārgriezt graudu plūsmu.

Graudu plūsma raksturo virzienu, kādā pēc kalšanas tiek izlīdzināta metāla iekšējā graudu struktūra un visi iegarenie ieslēgumi. Detaļa ir spēcīgākā, ja graudu plūsma darbojas paralēli galvenā sprieguma virzienam ekspluatācijā, un vājākā, ja apstrāde rada graudu galus (gala graudu) ļoti noslogotā virsmā.

Slēgtā kalšana:Tā kā presformas dobums atbilst gatavās detaļas formai, graudu plūsma tieši seko detaļas kontūrām, un, lai sasniegtu gatavos izmērus, ir nepieciešama mazāka galīgā apstrāde, saglabājot labvēlīgu graudu orientāciju pie kritiskām iezīmēm, piemēram, filejas.

Gredzena ripināšana:Rada graudu plūsmu, kas riņķo ap gredzenu, kas dabiski sakrīt ar loka spriegumu, kas dominē atloku, gultņu skrējienu un spiediena{0}}noturēšanas gredzenu slodzē.

Disku kalšana:Rada kontrolētu radiālo vai spirālveida graudu plūsmas modeli no diska centra līdz tā malai, kas ir īpaši izstrādāts, lai izturētu centrbēdzes un termisko spriegumu, kas redzams rotējošajos komponentos, piemēram, turbīnas diskos.

Atvērta kalšana:Graudu plūsma seko sagataves vispārējam darba virzienam, taču, tā kā, apstrādājot, tiek noņemts vairāk materiāla, lai sasniegtu galīgo formu, graudu plūsma uz gatavās virsmas ir mazāk paredzama un, visticamāk, var pakļaut gala graudus kritiskajās vietās.

Kura metode ir vispiemērotākā gredzenveida{0}}vai cilindriskām sastāvdaļām?

Gredzenveida velmēšana ir standarta un -rentablākā metode jebkurai gredzenveida-veido niķeļa sakausējuma sastāvdaļai, jo tā vienā nepārtrauktā procesā ražo bezšuvju detaļu ar apkārtmēru graudu plūsmu, neradot izmaksas par slēgto presformu kalšanu.

Atloki, spiedtvertņu sprauslas, gultņu skrējieni un kompresora korpusa gredzeni gandrīz vienmēr ir norādīti kā gredzenveida{0}}kalumi, ja tie ir izgatavoti no niķeļa sakausējuma. Process sākas ar caurdurtu, virtuļa -formas sagatavi, kuru pēc tam pakāpeniski izrullē, lai palielinātu tās diametru, kamēr tās sieniņu biezums tiek samazināts līdz mērķa izmēram, kas principā ir līdzīgs mīklas izrullēšanai.

Nav metināšanas šuves:Atšķirībā no velmēta-un-metināta gredzena, velmētam-kalumam nav šuves, tādējādi novēršot iespējamu vietu korozijas uzbrukumam vai noguruma plaisu rašanās vietai, kas ir būtiska priekšrocība korozijas-apkalpošanas niķeļa sakausējuma komponentiem.

Efektīva materiālu izmantošana:Tā kā process notiek no caurdurtas sagataves tuvu galīgajai gredzena formai, tiek izšķiests mazāks materiāls, salīdzinot ar gredzena apstrādi no atvērtas kaltas sagataves vai plāksnes.

Mērogojams diametrs:Gredzenveida velmētavas var ražot diametru no dažiem centimetriem līdz pat vairākiem metriem, aptverot visu, sākot no maziem vārstu komponentiem līdz lielām vēja turbīnām vai elektroenerģijas ražošanas gredzeniem.

Kura metode ir vislabākā disku{0}}formas komponentiem, piemēram, turbīnu riteņiem?

Disku kalšana ir vienīgā metode, kas droši rada radiālo graudu plūsmas modeli, kas nepieciešams noguruma{0}}kritiskām, rotācijas slodzes niķeļa sakausējuma sastāvdaļām, piemēram, turbīnu diskiem, kompresora riteņiem un rotora rumbām.

Turbīnu diski saskaras ar vienu no visprasīgākajām kombinētajām slodzēm no jebkura kaltas detaļas: liels centrbēdzes spriegums no rotācijas, termiskie gradienti starp karsto loku un dzesētāja urbumu un cikliskā noguruma slodze desmitiem tūkstošu lidojuma vai darbības ciklu garumā. Niķeļa supersakausējumi, piemēram, Inconel 718 un Waspaloy, ir izvēlēti šīm daļām īpaši tāpēc, ka tie saglabā izturību paaugstinātā temperatūrā, taču šī stiprības priekšrocība tiek pilnībā realizēta tikai tad, ja kalšanas process nodrošina pareizo iekšējo graudu struktūru.

Diska kalšanā tas tiek panākts, izjaucot sagatavi un pēc tam to apstrādājot, bieži vien izmantojot vairākus sitienus vai kombinējot atvērtas un slēgtas presēšanas darbības, lai graudu plūsma izstaro no diska centra uz āru uz malu. Šī orientācija novieto graudu plūsmu paralēli dominējošajam centrbēdzes sprieguma virzienam, maksimāli palielinot noguruma kalpošanas laiku un pārraušanas pretestību. Vissvarīgākajiem aviācijas un kosmosa lietojumiem disku kalumi tiek tālāk apstrādāti, izmantojot kontrolētus dzesēšanas un termiskās apstrādes ciklus, un tie bieži tiek pakļauti ultraskaņas pārbaudei, kas īpaši izstrādāta, lai noteiktu plūsmas traucējumus vai iekšējos defektus, pirms daļa tiek nodota ekspluatācijā.

Kā salīdzina izpildes laiku un instrumentu izmaksas dažādās metodēs?

Atvērtai kalšanai ir viszemākās instrumentu izmaksas un īsākais instrumenta izpildes laiks, bet lielākās izmaksas uz vienu{0}}gabalu pēc apjoma; slēgtu veidņu un disku kalšanai ir ievērojamas sākotnējās štancēšanas izmaksas, kas atmaksājas tikai pie mēreniem vai lieliem ražošanas apjomiem; gredzenveida velmēšana atrodas starp tām, jo ​​gredzenveida frēzēšanas instrumenti (stieņi un ruļļi) ir daudz mazāk-specifiski nekā slēgta presformas dobums.

Viena turbīnas diska prototipa gadījumā inženieru komandas dažreiz aizstāj ar atvērtu kalšanu, kam seko smaga apstrāde, lai izvairītos no diska -specifiskām veidnes izmaksām, pieņemot samazinātu graudu plūsmas optimizāciju apmaiņā pret ātrāku un zemāku izstrādes daļas piegādi.

Kā katra metode ietekmē izmēru pielaidi un apstrādes pielaidi?

Slēgtos presformas un disku kalumus var izgatavot tuvāk tīkla formai, izmantojot mazāku apstrādes materiālu, savukārt atvērtiem presformas kalumiem un mazākā mērā gredzenveida{0}}velmētām detaļām ir nepieciešamas lielākas apstrādes iespējas, lai izlīdzinātu kaluma virsmu.

Atvērta kalšana:Tā kā-kaltas pielaides ir brīvākā no četrām metodēm, parasti katrai virsmai atkarībā no detaļas izmēra ir nepieciešami 5–15 mm vai vairāk apstrādes materiālu, jo forma lielā mērā ir atkarīga no operatora tehnikas.

Slēgtā kalšana:Preses dobumos var būt pielaides, kas piemērotas gandrīz -neto-formas detaļām, kas bieži vien prasa tikai dažus milimetrus apstrādes materiālu, kas ievērojami samazina dārgā niķeļa sakausējuma daudzumu, kas tiek izņemts kā lūžņi.

Gredzena ripināšana:Mūsdienu datoru{0}}vadāmās gredzenveida frēzes nodrošina labu izmēru atkārtojamību attiecībā uz diametru un sieniņu biezumu, lai gan atloku virsmām un skrūvju{1}}caurumu funkcijām pēc velmēšanas joprojām ir nepieciešama apstrāde.

Disku kalšana:Precīzijas disku kalšanas procesi, jo īpaši aviācijas un kosmosa turbīnu diskiem, var tuvoties diska korpusam gandrīz{0}}neto formai, atstājot apstrādes pielaidi uz kritiskiem saskarnes elementiem, piemēram, urbuma un loka stiprinājuma zonām.

Kādi kodeksi un standarti regulē niķeļa sakausējuma kalumus?

AMS specifikācijas attiecas uz aviācijas -niķeļa sakausējuma kalumiem, piemēram, turbīnu diskiem, ASTM A961 un API 6A reglamentē vispārīgos rūpnieciskos un naftas atradņu kalumus, un ASME B16.5 vai B16.47 regulē gredzenveida -atlokus, un NADCAP procesa akreditācija kosmosa piegādātājiem bieži nepieciešama aviācijai.

AMS specifikācijas (SAE Aerospace Material Specifications):Pārvaldītās ķīmijas, mehāniskās īpašības, graudu plūsmas prasības un pārbaudes kritēriji kosmosa niķeļa supersakausējuma kalumiem, piemēram, Inconel 718 un Waspaloy turbīnu diskiem.

ASTM A961:Nodrošina vispārīgas prasības, kas ir kopīgas visiem kaltā tērauda un niķeļa sakausējuma cauruļvadu komponentu kalumiem, aptverot materiālu testēšanas, termiskās apstrādes un marķēšanas prasības, uz kurām atsaucas daudzās individuālās produktu specifikācijās.

API 6A/API 6D:Pārvaldīt kalumus, ko izmanto urbuma galviņas, vārstu un cauruļvadu iekārtās, pievienojot prasības sērūdeņraža pakalpojumam un NACE MR0175 atbilstībai, ja nepieciešams.

ASME B16.5/B16.47:Noteiktās izmēru un spiediena{0}}temperatūras prasības gredzenveida-cauruļu atlokiem, tostarp niķeļa sakausējuma atlokiem, ko izmanto korozīvā procesa cauruļvados.

NADCAP akreditācija:Nozares -pārvaldīta īpaša procesa sertifikācija, kas bieži nepieciešama kalšanas piegādātājiem, kuri ražo kosmosa{1}}kritiskos niķeļa supersakausējuma diskus un gredzenus, ietverot termisko apstrādi, nesagraujošo testēšanu un kalšanas procesa kontroli.

Bieži uzdotie jautājumi

Vai kalšanu var izmantot, lai izveidotu gredzenu?

Jā, izmantojot procesu, ko dažkārt sauc par atvērto gredzenveida kalšanu vai seglu kalšanu, taču iegūtajam gredzenam nebūs bezšuvju, radiāli atšķaidītas sienas un graudu plūsmas, kas raksturīga patiesam velmētam gredzenam, un tas parasti ir paredzēts ļoti lieliem vai ļoti bieziem -sienu gredzeniem ārpus standarta gredzenu dzirnavu jaudas.

Kāpēc slēgto kalšanu nevar vienkārši izmantot katrai niķeļa sakausējuma daļai?

Slēgtai kalšanai ir nepieciešama{0}}detaļai specifiska presforma, kas ir ievērojams sākotnējais instrumentu ieguldījums, kam ir ekonomiska jēga tikai tad, ja tas ir sadalīts pietiekami daudzās daļās. Lieliem, pielāgotiem vai ļoti maza -apjoma komponentiem šīs instrumentu izmaksas pārsniedz gandrīz -neto-formas ieguvumu.

Vai gredzenu velmēšana ir piemērota augsta spiediena{0}}niķeļa sakausējuma atlokiem?

Jā. Gredzenveida velmēšana ir standarta ražošanas metode niķeļa sakausējuma atlokiem ar spiedienu{1}}, jo bezšuvju konstrukcija un apļveida graudu plūsma tieši atbalsta loka spriegumu, kas dominē atloka slogošanā iekšējā spiediena apstākļos.

Kāpēc graudu plūsmas virziens ir tik svarīgs tieši turbīnu diskiem?

Turbīnu diski darbojas ar nepārtrauktu lielu{0}}griešanās ātrumu, kas rada ievērojamu centrbēdzes spriegumu, kas izstaro uz āru no urbuma līdz lokam. Graudu plūsmas izlīdzināšana tajā pašā radiālajā virzienā palielina diska izturību pret noguruma plaisāšanu un katastrofālu plīsumu visā tā darbības laikā.

Vai kalšanas metode ietekmē niķeļa sakausējuma izturību pret koroziju?

Ne tieši. Izturība pret koroziju galvenokārt ir atkarīga no sakausējuma ķīmijas un virsmas stāvokļa, nevis no kalšanas metodes. Tomēr kalšanas metode ietekmē iekšējo stabilitāti un graudu plūsmu, kas var ietekmēt sprieguma korozijas plaisāšanas izturību dažās pakalpojumu vidēs.