Ⅰ। परिचय
सुपरअलॉय धातु सामग्री हैं जो उच्च तापमान पर उत्कृष्ट शक्ति, ऑक्सीकरण प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध बनाए रखते हैं। इनका व्यापक रूप से एयरोस्पेस इंजन, गैस टर्बाइन, परमाणु उद्योगों और ऊर्जा उपकरणों में उपयोग किया जाता है। हालाँकि, उनके बेहतर गुण मशीनिंग के लिए महत्वपूर्ण चुनौतियाँ पेश करते हैं। विशेष रूप से मिलिंग संचालन के लिए एंड मिल का उपयोग करते समय, तेजी से उपकरण पहनने, उच्च कटिंग तापमान और खराब सतह की गुणवत्ता जैसी समस्याएं विशेष रूप से प्रमुख हैं। यह लेख सुपरअलॉय को एंड मिलिंग करते समय आने वाली सामान्य समस्याओं की पड़ताल करता है और संबंधित समाधान प्रदान करता है।
Ⅱ। सुपरअलॉय क्या है?
सुपरअलॉय (या उच्च तापमान मिश्र धातु) धातु सामग्री हैं जो उच्च तापमान वाले वातावरण में उच्च शक्ति और उत्कृष्ट ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध बनाए रखती हैं। वे 600 डिग्री सेल्सियस से 1100 डिग्री सेल्सियस तक ऑक्सीडेटिव और गैसीय संक्षारण वातावरण में जटिल तनाव के तहत विश्वसनीय रूप से काम कर सकते हैं। सुपरअलॉय में मुख्य रूप से निकल-आधारित, कोबाल्ट-आधारित और आयरन-आधारित मिश्र धातु शामिल हैं और इनका व्यापक रूप से एयरोस्पेस, गैस टर्बाइन, परमाणु ऊर्जा, ऑटोमोटिव और पेट्रोकेमिकल उद्योगों में उपयोग किया जाता है।
Ⅲ। सुपरअलॉय की विशेषताएं
1।उच्च तापमान पर उच्च शक्ति
उच्च तापमान पर महत्वपूर्ण रेंगना विरूपण के बिना विस्तारित अवधि के लिए उच्च तनाव का सामना करने में सक्षम।
2।उत्कृष्ट ऑक्सीकरण और संक्षारण प्रतिरोध
उच्च तापमान पर हवा, दहन गैसों या रासायनिक मीडिया के संपर्क में आने पर भी संरचनात्मक स्थिरता बनाए रखता है।
3।अच्छा थकान और फ्रैक्चर टफनेस
चरम वातावरण में थर्मल साइकलिंग और प्रभाव भार का विरोध करने में सक्षम।
4।स्थिर माइक्रोस्ट्रक्चर
अच्छी संरचनात्मक स्थिरता प्रदर्शित करता है और लंबे समय तक उच्च तापमान के उपयोग के दौरान प्रदर्शन में गिरावट का विरोध करता है।
Ⅳ। विशिष्ट सुपरअलॉय सामग्री
1।निकल-आधारित सुपरअलॉय
अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर सामान्य ग्रेड:
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
विशेषताएँ
विशिष्ट अनुप्रयोग
इनकोनेल 718
उत्कृष्ट उच्च तापमान शक्ति, अच्छी वेल्डिंग क्षमता
विमान इंजन, परमाणु रिएक्टर घटक
इनकोनेल 625
मजबूत संक्षारण प्रतिरोध, समुद्री जल और रसायनों के प्रतिरोधी
समुद्री उपकरण, रासायनिक कंटेनर
इनकोनेल X-750
मजबूत रेंगना प्रतिरोध, लंबे समय तक उच्च तापमान भार के लिए उपयुक्त
टर्बाइन पार्ट्स, स्प्रिंग्स, फास्टनरों
वास्पलॉय
700–870 डिग्री सेल्सियस पर उच्च शक्ति बनाए रखता है
गैस टर्बाइन ब्लेड, सीलिंग घटक
रेन 41
बेहतर उच्च तापमान यांत्रिक प्रदर्शन
जेट इंजन दहन कक्ष, टेल नोजल
2।कोबाल्ट-आधारित सुपरअलॉय
अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर सामान्य ग्रेड:
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
विशेषताएँ
अनुप्रयोग
स्टेलाइट 6
उत्कृष्ट पहनने और गर्म संक्षारण प्रतिरोध
वाल्व, सीलिंग सतहें, कटिंग टूल
हेन्स 188
उच्च तापमान पर अच्छा ऑक्सीकरण और रेंगना प्रतिरोध
टर्बाइन केसिंग, दहन कक्ष के पुर्जे
मार-एम509
मजबूत संक्षारण और थर्मल थकान प्रतिरोध
गैस टर्बाइन के हॉट-एंड घटक
सामान्य चीनी ग्रेड (अंतर्राष्ट्रीय समकक्षों के साथ):
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
विशेषताएँ
अनुप्रयोग
के640
स्टेलाइट 6 के समतुल्य
वाल्व मिश्र धातु, थर्मल उपकरण
जीएच605
हेन्स 25 के समान
मानवयुक्त अंतरिक्ष मिशन, औद्योगिक टर्बाइन
3।आयरन-आधारित सुपरअलॉय
विशेषताएँ:कम लागत, अच्छी मशीनिंग क्षमता; मध्यम तापमान वाले वातावरण (≤700 डिग्री सेल्सियस) के लिए उपयुक्त।
अंतर्राष्ट्रीय स्तर पर सामान्य ग्रेड:
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
विशेषताएँ
अनुप्रयोग
ए-286 (यूएनएस एस66286)
अच्छी उच्च तापमान शक्ति और वेल्डिंग क्षमता
विमान इंजन फास्टनरों, गैस टर्बाइन घटक
मिश्र धातु 800एच/800एचटी
उत्कृष्ट संरचनात्मक स्थिरता और संक्षारण प्रतिरोध
हीट एक्सचेंजर, स्टीम जनरेटर
310एस स्टेनलेस स्टील
ऑक्सीकरण प्रतिरोधी, कम लागत
भट्टी ट्यूब, निकास प्रणाली
सामान्य चीनी ग्रेड (अंतर्राष्ट्रीय समकक्षों के साथ):
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
अंतर्राष्ट्रीय समकक्ष
अनुप्रयोग
1सीआर18एनआई9टीआई
304 स्टेनलेस स्टील के समान
सामान्य उच्च तापमान वातावरण
जीएच2132
ए-286 के समतुल्य
बोल्ट, सील, स्प्रिंग्स
4।निकल-आधारित, कोबाल्ट-आधारित और आयरन-आधारित सुपरअलॉय की तुलना
मिश्र धातु का प्रकार
ऑपरेटिंग तापमान रेंज
शक्ति
संक्षारण प्रतिरोध
लागत
विशिष्ट अनुप्रयोग
निकल-आधारित
≤1100 डिग्री सेल्सियस
★★★★★
★★★★★
उच्च
एयरोस्पेस, ऊर्जा, परमाणु ऊर्जा
कोबाल्ट-आधारित
≤1000 डिग्री सेल्सियस
★★★★
★★★★★
अपेक्षाकृत उच्च
रासायनिक उद्योग, गैस टर्बाइन
आयरन-आधारित
≤750 डिग्री सेल्सियस
★★★
★★★
कम
सामान्य उद्योग, संरचनात्मक पुर्जे
Ⅴ। सुपरअलॉय के अनुप्रयोग उदाहरण
उद्योग
अनुप्रयोग घटक
एयरोस्पेस
टर्बाइन ब्लेड, दहन कक्ष, नोजल, सीलिंग रिंग
ऊर्जा उपकरण
गैस टर्बाइन ब्लेड, परमाणु रिएक्टर घटक
रासायनिक उद्योग
उच्च तापमान रिएक्टर, हीट एक्सचेंजर, संक्षारण-प्रतिरोधी पंप और वाल्व
तेल ड्रिलिंग
उच्च तापमान और उच्च दबाव सील, डाउनहोल उपकरण
ऑटोमोटिव उद्योग
टर्बोचार्जर घटक, उच्च-प्रदर्शन निकास प्रणाली
Ⅵ। सुपरअलॉय की मशीनिंग में चुनौतियाँ
1. उच्च शक्ति और कठोरता:
सुपरअलॉय कमरे के तापमान पर भी उच्च शक्ति बनाए रखते हैं (उदाहरण के लिए, इनकोनेल 718 की तन्य शक्ति 1000 एमपीए से अधिक है)। मशीनिंग के दौरान, वे एक वर्क-कठोर परत बनाने की प्रवृत्ति रखते हैं (कठोरता 2-3 गुना बढ़ जाती है), जो बाद के संचालन में कटिंग प्रतिरोध को काफी बढ़ाता है। ऐसी स्थितियों में, उपकरण का पहनना बढ़ जाता है, कटिंग बल में उतार-चढ़ाव होता है, और कटिंग एज का चिपिंग होने की अधिक संभावना होती है।
2. खराब तापीय चालकता और केंद्रित कटिंग हीट:
सुपरअलॉय में कम तापीय चालकता होती है (उदाहरण के लिए, इनकोनेल 718 की तापीय चालकता केवल 11.4 डब्ल्यू/एम·के है, जो स्टील का लगभग एक-तिहाई है)। कटिंग हीट को जल्दी से नष्ट नहीं किया जा सकता है, और कटिंग टिप का तापमान 1000 डिग्री सेल्सियस से अधिक हो सकता है। इससे उपकरण सामग्री नरम हो जाती है (अपर्याप्त लाल कठोरता के कारण) और प्रसार पहनने में तेजी आती है।
3. गंभीर वर्क हार्डनिंग:
मशीनिंग के बाद सामग्री की सतह कठोर हो जाती है, जो उपकरण के पहनने को और तेज करती है।
4. उच्च टफनेस और चिप नियंत्रण में कठिनाई:
सुपरअलॉय के चिप अत्यधिक मजबूत होते हैं और आसानी से नहीं टूटते हैं, अक्सर लंबी चिप बनाते हैं जो उपकरण के चारों ओर लपेट सकते हैं या वर्कपीस की सतह को खरोंच सकते हैं। यह मशीनिंग प्रक्रिया की स्थिरता को प्रभावित करता है और उपकरण के पहनने को बढ़ाता है।
5. उच्च रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता:
निकल-आधारित मिश्र धातु उपकरण सामग्री (जैसे डब्ल्यूसी-सीओ सीमेंटेड कार्बाइड) के साथ प्रसार प्रतिक्रियाओं के लिए प्रवण होते हैं, जिससे चिपकने वाला पहनना होता है। इससे उपकरण की सतह की सामग्री घिस जाती है, जिससे एक अर्धचंद्राकार आकार का पहनने वाला क्रेटर बनता है।
Ⅶ। एंड मिल के साथ सुपरअलॉय मिलिंग में सामान्य मुद्दे
1. गंभीर उपकरण पहनना
• सुपरअलॉय की उच्च कठोरता और शक्ति एंड मिल के रेक और फ्लैंक फेसेस के तेजी से पहनने का कारण बनती है।
• उच्च कटिंग तापमान उपकरण में थर्मल थकान दरारें, प्लास्टिक विरूपण और प्रसार पहनने का कारण बन सकता है।
2. अत्यधिक कटिंग तापमान
• सुपरअलॉय की खराब तापीय चालकता का मतलब है कि कटिंग के दौरान उत्पन्न होने वाली बड़ी मात्रा में गर्मी समय पर नष्ट नहीं हो सकती है।
• इससे उपकरण का स्थानीयकृत ओवरहीटिंग होता है, जो गंभीर मामलों में उपकरण बर्नआउट या चिपिंग का कारण बन सकता है।
3. गंभीर वर्क हार्डनिंग
• सुपरअलॉय मशीनिंग के दौरान वर्क हार्डनिंग के लिए प्रवण होते हैं, सतह की कठोरता तेजी से बढ़ जाती है।
• अगला कटिंग पास एक कठोर सतह का सामना करता है, जिससे उपकरण का पहनना बढ़ जाता है और कटिंग बल बढ़ जाता है।
4. उच्च कटिंग बल और गंभीर कंपन
• सामग्री की उच्च शक्ति के परिणामस्वरूप बड़े कटिंग बल होते हैं।
• यदि उपकरण संरचना को ठीक से डिज़ाइन नहीं किया गया है या यदि उपकरण को सुरक्षित रूप से क्लैंप नहीं किया गया है, तो इससे मशीनिंग कंपन और बकबक हो सकती है, जिससे उपकरण क्षतिग्रस्त हो सकता है या खराब सतह खत्म हो सकती है।
5. उपकरण आसंजन और बिल्ट-अप एज
• उच्च तापमान पर, सामग्री उपकरण के कटिंग एज से चिपक जाती है, जिससे एक बिल्ट-अप एज बनता है।
• इससे अस्थिर कटिंग, वर्कपीस पर सतह खरोंच या गलत आयाम हो सकते हैं।
6. खराब मशीनीकृत सतह की गुणवत्ता
• सामान्य सतह दोषों में बर्र, खरोंच, सतह कठोर धब्बे और गर्मी से प्रभावित क्षेत्र में मलिनकिरण शामिल हैं।
• उच्च सतह खुरदरापन भाग के सेवा जीवन को प्रभावित कर सकता है।
7. छोटा उपकरण जीवन और उच्च मशीनिंग लागत
• उपरोक्त मुद्दों के संयुक्त प्रभाव के परिणामस्वरूप, एल्यूमीनियम मिश्र धातु या कम-कार्बन स्टील जैसी सामग्रियों की मशीनिंग की तुलना में उपकरण का जीवनकाल बहुत कम होता है।
• बार-बार उपकरण बदलना, कम मशीनिंग दक्षता और उच्च मशीनिंग लागत इसके परिणाम हैं। 8. समाधान और अनुकूलन
Ⅷ। समाधान और अनुकूलन अनुशंसाएँ
1. गंभीर उपकरण पहनने के लिए समाधान:
1.1. अल्ट्राफाइन ग्रेन कार्बाइड सामग्री (सबमाइक्रोन/अल्ट्राफाइन ग्रेन कार्बाइड) चुनें, जो बेहतर पहनने का प्रतिरोध और अनुप्रस्थ फ्रैक्चर शक्ति प्रदान करती है।
*अल्ट्राफाइन ग्रेन सीमेंटेड कार्बाइड का उपयोग व्यापक रूप से मोल्ड, कटिंग टूल, सटीक मशीनिंग, इलेक्ट्रॉनिक घटकों और अन्य क्षेत्रों में इसके उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध और उच्च कठोरता के कारण किया जाता है। विशिष्ट डब्ल्यूसी अनाज का आकार लगभग 0.2 से 0.6 माइक्रोन तक होता है। विभिन्न देशों और ब्रांडों के मानकों के अनुसार, अल्ट्राफाइन ग्रेन सीमेंटेड कार्बाइड के आमतौर पर उपयोग किए जाने वाले ग्रेड इस प्रकार हैं:
ए। चीन सामान्य अल्ट्राफाइन ग्रेन सीमेंटेड कार्बाइड ग्रेड (जैसे एक्सटीसी, झुझोउ सीमेंटेड कार्बाइड, जियांग्शी रेयर अर्थ, मेइर्गुट, आदि)
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
के3130.4
6.0
उच्च कठोरता, कम सीओ सामग्री, कठोर सामग्री मशीनिंग के लिए उपयुक्त।
0.6
0.4-0.5
10.0
वाईजी8एक्स
0.6
0.4-0.5
के40यूएफ
वाईजी10एक्स
0.6
0.4-0.5
2. अत्यधिक कटिंग तापमान के लिए समाधान:
जेडके10यूएफ
~0.5
10.0
2. अत्यधिक कटिंग तापमान के लिए समाधान:
टीएफ08
0.5
डी। यूएसए ग्रेड(केन्नामेटल、कार्बाइड यूएसए)
के40यूएफ
डब्ल्यूएफ25
0.5
डी। यूएसए ग्रेड(केन्नामेटल、कार्बाइड यूएसए)
0.5
बी। जर्मन ग्रेड (जैसे सेराटाइज़िट, एच.सी. स्टारक, आदि)
ग्रेड
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
के3130.4
6.0
उच्च कठोरता, कम सीओ सामग्री, कठोर सामग्री मशीनिंग के लिए उपयुक्त।
8.0
0.6
के40यूएफ
0.5
10.0
डी। यूएसए ग्रेड(केन्नामेटल、कार्बाइड यूएसए)
2. अत्यधिक कटिंग तापमान के लिए समाधान:
0.5
10.0
डी। यूएसए ग्रेड(केन्नामेटल、कार्बाइड यूएसए)
2. अत्यधिक कटिंग तापमान के लिए समाधान:
ग्रेड
अनाज का आकार (माइक्रोन)
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
के3130.4
6.0
उच्च कठोरता, कम सीओ सामग्री, कठोर सामग्री मशीनिंग के लिए उपयुक्त।
सुमितोमो का आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला अल्ट्राफाइन ग्रेड, सटीक एंड मिल के लिए उपयुक्त।
टीएफ20
2. अत्यधिक कटिंग तापमान के लिए समाधान:
12.0
मित्सुबिशी का उच्च-टफनेस अल्ट्राफाइन ग्रेड, मुश्किल से मशीनिंग की जाने वाली सामग्री की मिलिंग के लिए उपयोग किया जाता है।
डी। यूएसए ग्रेड(केन्नामेटल、कार्बाइड यूएसए)
0.5
10.0
छोटे व्यास के ड्रिल, पीसीबी टूल, आदि के लिए उपयोग किया जाता है।
डी। यूएसए ग्रेड(केन्नामेटल、कार्बाइड यूएसए)
2. अत्यधिक कटिंग तापमान के लिए समाधान:
अनाज का आकार (माइक्रोन)
सीओ सामग्री (%)
विशेषताएँ और अनुप्रयोग
के3130.4
6.0
उच्च कठोरता, कम सीओ सामग्री, कठोर सामग्री मशीनिंग के लिए उपयुक्त।
केडी10एफ
0.6
10.0
उत्कृष्ट पहनने के प्रतिरोध के साथ सामान्य प्रयोजन का अल्ट्राफाइन ग्रेड।
जीयू10एफ
0.4-0.5
2. अत्यधिक कटिंग तापमान के लिए समाधान:
उच्च सतह की गुणवत्ता की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है।
1.2. एज स्ट्रेंथ को बढ़ाने के लिए रेक एंगल को कम करके और मध्यम क्लीयरेंस एंगल बनाए रखकर टूल ज्यामिति को अनुकूलित करें।
1.3. चिपिंग और माइक्रोक्रैक्स के प्रसार को रोकने के लिए एज होनिंग करें।
2. अत्यधिक कटिंग तापमान के लिए समाधान:
2.1 उच्च-प्रदर्शन गर्मी प्रतिरोधी कोटिंग्स का उपयोग करें, जैसे एएलटीआईएन, एसआईएलएन, या एनएसीओ, जो 800–1000 डिग्री सेल्सियस के कटिंग तापमान का सामना करने में सक्षम हैं।
2.2 कटिंग हीट को तुरंत हटाने के लिए उच्च-दबाव कूलिंग सिस्टम (एचपीसी) या न्यूनतम मात्रा स्नेहन (एमक्यूएल) लागू करें।
2.3 गर्मी उत्पादन को कम करने के लिए कटिंग स्पीड (वीसी) कम करें।
3. गंभीर वर्क हार्डनिंग के लिए समाधान:
3.1 वर्क-कठोर परत में उपकरण के ठहरने के समय को कम करने के लिए प्रति दांत फीड (एफजेड) बढ़ाएँ।
3.2 कठोर परत को क्रमिक रूप से हटाने के लिए कट की छोटी गहराई (एपी) और कई पास का विकल्प चुनें।
3.3 कठोर परत के माध्यम से एक सुस्त किनारे से कटिंग से बचने के लिए उपकरण को तेज रखें।
4. उच्च कटिंग बल और गंभीर कंपन के लिए समाधान:
4.1 अनुनाद को कम करने के लिए चर हेलिक्स और चर पिच टूल (असमान दूरी) का उपयोग करें।
4.2 कठोरता को बढ़ाने के लिए उपकरण ओवरहैंग लंबाई को कम करें (एल/डी अनुपात