Nikkeliseoksesta valmistettujen takoiden avosuulake vs. suljetun prosessin ja laadun vertailu

Takominen puristaa kuumaa metallia muotoon, ja sen puristustapa muokkaa osan laatua. Nikkeliseokset, kutenSeos 625, Monel 400, metalliseos C-276, jaSeos 718lisää haaste: ne pysyvät vahvoina korkeissa lämpötiloissa, joten ne estävät muodostumista, ja niillä on kapea lämpötila-alue, jossa niitä voidaan työstää turvallisesti.

Tässä oppaassa verrataan kahta päätaontareittiä, avointa ja suljettua taontareittiä, prosessin, laadun, kustannusten ja tarkastuksen välillä. Päätelmä on ensimmäinen kussakin osiossa ja perustelut sen jälkeen. Esitetyt luvut ovat peräisin julkaistuista tuottajatiedoista ja eritelmistä; Varmista aina arvot nykyisten eritelmien ja toimittajasi menettelyjen mukaisesti.

Avaimet takeawayt

• Avomeistitaonta muotoilee metallia litteiden tai yksinkertaisten meistien väliin toistuvilla iskuilla, joten se sopii suuriin, painaviin tai pienikokoisiin osiin. Suljettu taonta puristaa metallin muotoiltuihin muottionteloihin, joten se sopii toistettaviin, lähes verkkoon muotoihin.
• Nikkeliseokset kestävät muodonmuutoksia kuumassa työstölämpötilassa, ja niitä on työstettävä määritellyssä ikkunassa: esimerkiksi metalliseos 625 kuumatyöstetään 1650–2150 astetta F (900–1177 astetta) ja raskas työ on mahdollisimman lähellä tämän alueen huippua.
• Suljettu takominen antaa tiukemmat muodot, paremmin yhteensopivan raevirtauksen ja vähemmän koneistusta; Yhdessä julkaistussa esimerkissä lähes verkkosuljetulla takomalla vältyttiin noin 30 % pannukakun tilavuudesta, mikä on noin 10–20 % tuotteen hinnasta tai enemmän kalliiden nikkelipohjaisten metalliseosten osalta.
• Avotaonta antaa syvän, hyvin työstetyn rakenteen suurissa osissa ilman erityisiä työkaluja, mutta jättää enemmän materiaalia koneistettavaksi.
• Kumpikaan reitti ei ole automaattisesti parempi: laatu riippuu lämpötilan hallinnasta, vähennyksestä, lämpökäsittelystä ja tarkastuksesta. Määritä vaaditut ominaisuudet ja testit, ei vain prosessin nimeä.
• ASTM B564 on pääasiallinen spesifikaatio nikkeliseoksesta takeille, ja sen vähimmäisominaisuudet riippuvat seoksesta, kunnosta ja profiilin koosta.

Mitä eroa on avoimella ja suljetulla takomalla?

Avomuotissa lämmitetty metalli vääntyy tasaisten tai yksinkertaisesti muotoiltujen muottien välissä, jotka eivät koskaan peitä sitä kokonaan; suljetussa takomisessa metalli puristetaan tarkasti muotoiltuihin muottionteloihin, jotka antavat osalle sen muodon.

Avomeistitaonta toimii kuin seppä, jolla on erittäin suuri puristin: työkappaletta puristetaan, venytetään ja käännetään vetojen välillä sen vetämiseksi ulos, vääntääkseen tai muodostamiseksi akseleiksi, kiekoiksi, lohkoiksi ja renkaiksi. Lopullinen muoto riippuu kuljettajan taidoista ja suunnitellusta vaihesarjasta. Suljetussa stanssauksessa, jota kutsutaan myös painatus-stanssamiseksi, käytetään yhteensopivia muottipareja, joihin on leikattu osan muoto. Metalli virtaa täyttämään ontelon, ja pieni määrä ylimääräistä puristuu ulos salamana, joka leikataan pois. Kolmas reitti, rengasrullaus, laajentaa rei'itetyn kiekon saumattomaksi renkaaksi, ja se on usein ryhmitelty laippojen ja koteloiden avointa taontaa varten.

Miksi nikkeliseoksia on vaikeampi takoa kuin terästä?

Nikkeliseoksia on vaikeampi takoa, koska ne säilyttävät korkean lujuuden kuumissa työstölämpötiloissa, mikä tarkoittaa, että tarvitaan enemmän voimaa, ja koska niillä on kapea turvallinen lämpötilaikkuna, jossa liian kylmä työstö voi aiheuttaa halkeilua ja liian kuuma työstö voi vahingoittaa metallia.

Alloy 625 on suunniteltu säilyttämään lujuus korkeissa lämpötiloissa, joten valmistaja huomauttaa, että se kestää muodonmuutoksia kuumana ja tarvitsee riittävän tehokkaat laitteet. Monel 400 sitä vastoin kuvataan pehmeämmäksi kuin monet teräkset kuumana, mutta se voi vaurioitua pysyvästi, jos se kuumennetaan yli 2150 astetta F (1175 astetta).

Superseoksilla, kuten Alloy 718:lla, on vielä tiukempi ikkuna, jossa ilmoitetut taontalämpötilat ovat noin 950–1 050 astetta, koska niiden vahvistusvaiheet ja raekoko reagoivat jyrkästi lämpötilaan ja jännitysnopeuteen. Alemmissa lämpötiloissa virtausjännitys kohoaa nopeasti, minkä vuoksi julkaistut menetelmät asettavat aihioiden taontalle minimialoituslämpötilan.

Näistä rajoituksista johtuen nikkeliseoksen taonta riippuu tarkasta uunin ohjauksesta, nopeasta siirrosta, uudelleenkuumennuksesta työkappaleen jäähtyessä ja joidenkin erittäin lujien laatujen osalta kuumennetuista tai isotermisistä muotteista, jotka pitävät metallin ja stanssauksen samanlaisissa lämpötiloissa. Uunin polttoaineen ja voiteluaineiden tulee olla vähärikkisiä, koska rikki voi haurauttaa nikkeliseoksia korkeassa lämpötilassa.

Kuinka avoin- ja suljetuimmalla takominen verrataan keskeisten mittojen välillä?

Avomeistitaonta tarjoaa joustavuutta suurille ja pienikokoisille osille pienellä työkalulla, kun taas suljettu taonta tarjoaa toistettavuuden, läheisempiä muotoja ja vähemmän koneistusta keskisuurille ja suurille määrille.

Mikä prosessi tarjoaa paremman viljan virtauksen ja mekaaniset ominaisuudet?

Suljetulla takomalla saadaan yleensä osan muotoa seuraava raevirtaus ja johdonmukaisemmat ominaisuudet kappaleesta toiseen, kun taas avotaonta antaa vahvan, hyvin työstetyn rakenteen suurissa osissa; molemmissa ominaisuuksia säätelevät lämpötila, pelkistys ja lämpökäsittely enemmän kuin prosessin nimi.

Raevirtaus on suunta, johon metallin rakeet venyvät takomisen aikana, samalla tavalla kuin puukappaleessa oleva syy. Osat ovat vahvimpia ja väsymiskestävimpiä, kun viljavirta kulkee pääkuormituksia pitkin sen sijaan, että niitä leikattaisiin koneistuksen avulla. Suljettu taonta muotoilee virtauksen osan ääriviivojen ympärille, joten kriittiset ominaisuudet, kuten laipat ja ulkonemat, saavat jatkuvan virtauksen. Avotakominen vetää ja järkyttää metallia, mikä jalostaa karkeavalurakennetta paksuissa osissa, mutta monimutkaisen osan työstäminen yksinkertaisesta takomisesta leikkaa virtauksen poikki.

Lämpökäsittely palauttaa suuren osan korroosionkestävien metalliseosten rakenteesta. ASTM B564 huomauttaa, että kuumatyöstö tai uudelleenhehkutus voi muuttaa ominaisuuksia merkittävästi riippuen käyttöhistoriasta ja lämpötiloista, ja Alloy 625 Grade 2:lle se vaatii liuoshehkutuksen vähintään 1177 asteen lämpötilassa, mitä seuraa vesijäähdytys tai nopea jäähdytys. Saostuskovettuvien metalliseosten, kuten Alloy 718:n, raekokoa säädellään takomisen lämpötilan ja venymänopeuden avulla. Julkaistuilla menetelmillä saavutetaan erittäin hienojakoisia rakeita (ASTM 12–14) isotermisessä takomisessa, joka sitten karhenee noin ASTM 6–8:aan supersolvus-hehkutuksen jälkeen. Nämä ovat ilmailu-avaruustason ohjaimia, mutta ne osoittavat, kuinka prosessi ja lämpökäsittely toimivat yhdessä.

Kuinka paljon koneistusta ja materiaalia kukin prosessi säästää tai hukkaa?

Suljetun muotoisen umpimuotin takominen hukkaa halvempaa nikkeliseosta: Eräässä julkaistussa suuren turbiinikiekon vertailussa lähes verkkosuljetulla taontalla vältyttiin noin 30 prosentilta avoimen suulakkeen pannukakun tilavuudesta, mikä voi olla 10–20 prosenttia tai enemmänkin tuotteen hinnasta.

Vertailu on peräisin patentista, joka kuvaa suuria levytakeita nikkelipohjaisista superseoksista, joissa lopullisen koneistetun osan päälle asetettiin litteä avoin pannukakku ja lähes verkkosuljettu taonta. Molemmat tarvitsevat jonkin verran viimeistelyä, mutta pannukakku tarvitsee paljon enemmän. Koska nikkeliseokset maksavat paljon kalliimpia kiloa kohti kuin teräs, lastuina poistettava materiaali on todellista kustannuksia, ja pitkä työstöaika kovissa, kovettuvissa metalliseoksissa lisää sitä. Säästö on suurempi monimutkaisissa osissa ja suurissa määrissä ja pienempi yksinkertaisissa muodoissa tai yksittäisissä osissa.

Yksinkertainen nollatuottokaava

Kannattamaton määrä=työkalukustannukset / säästö osaa kohti

Esimerkki hypoteettisilla luvuilla: jos suljettu työkalusarja maksaa 60 000 dollaria ja säästää 150 dollaria materiaalia ja koneistusta kohden, kannattavuus on noin 400 osaa. Sen alapuolella avoin taonta voi olla halvempaa; sen yläpuolella suljettu kuoppa voittaa. Korvaa numerot omalta osaltasi oikeilla lainauksilla.

Mitä vikoja ja riskejä sinun tulee tarkkailla kussakin prosessissa?

Tärkeimmät riskit ovat lämpötilaikkunan ulkopuolella työskentely (halkeilu tai ylikuumeneminen), kierrokset ja taitokset, epätasainen raerakenne ja rikkipitoisuudet; suljettu meisti lisää muotin kulumis- ja alitäyttöriskejä, kun taas avoin meisti lisää karkeaa tai epätasaista rakennetta huonosti työstetyillä vyöhykkeillä.

Mitä ASTM B564 vaatii nikkeliseoksesta takoille?

ASTM B564 kattaa monien nikkeliseosten, mukaan lukien UNS N04400, N06625, N08825, N10276 ja N06022, takeet ja asettaa vähimmäisvetolujuusominaisuudet, jotka riippuvat seoksesta, lämpökäsittelykunnosta ja osan koosta.

B564 koskee kumpaa tahansa taontareittiä. Hehkutettujen tai liuoshehkutettujen takeiden vähimmäisominaisuudet on esitetty alla esimerkkeinä julkaistuista spesifikaatioista. Arvot vaihtelevat painoksen ja osion koon mukaan; esimerkiksi Alloy 625 -hehkutettujen takeiden, joiden paksuus on enintään 4 tuumaa (102 mm), on täytettävä korkeammat vähimmäisvaatimukset kuin yli 254 mm:n (4–10 tuuman) takeiden, mikä kuvastaa paksujen osien täydellisen työstön ja tasaisen lämpökäsittelyn vaikeutta. Tarkista tarkat vaatimukset nykyisestä painoksesta.

Muut spesifikaatiot koskevat tiettyjä käyttötarkoituksia: ASTM B637 kattaa sadekarkaisun nikkeliseoksesta valmistetun tangon, takeet ja taontamassan kohtalaiseen ja korkeaan lämpötilaan, ja ASTM B462 ja ASME B16.5 koskevat taotut laipat ja liittimet. Aerospace-tuotteissa käytetään AMS-spesifikaatioita, kuten AMS 5662 ja 5663 metalliseokselle 718.

Miten kustannuksia ja toimitusaikaa verrataan?

Avomeistitakolla on alhaisemmat alkukustannukset ja lyhyempi toimitusaika, koska se tarvitsee vain vähän osakohtaisia ​​työkaluja, kun taas suljetulla takomalla on korkeammat työkalukustannukset ja pidempi toimitusaika, mutta alhaisemmat kustannukset kappaletta kohden tilavuuden mukaan.

Suljetut muotit on suunniteltava, koneistettava kuumatyöstötyökaluteräksestä tai isotermisessä takomisessa nikkelipohjaisista muottilejeeringeistä ja testattava koevaluilla. Tämä investointi maksaa itsensä takaisin, kun tarvitaan useita samanlaisia ​​osia. Avaimeton takominen välttää työkaluvaiheen ja voi alkaa aihiolla tai harkolla, mutta jokainen osa vaatii enemmän työstöä. Kokonaiskustannukset riippuvat siis määrästä, koosta, monimutkaisuudesta, metalliseoksen hinnasta, koneistuskustannuksista ja romuriskistä. Pyydä tarjoukset, jotka sisältävät työstövaran ja testauksen, jotta vertailu on loppukustannuksista.

Mikä prosessi sinun tulisi valita?

Valitse avo- tai rengasvalssatut takeet suurille, yksinkertaisille tai pienivolyymiisille osille ja suljetut taotut toistettaville, monimutkaisille, lähes verkkoon kuuluville osille keskipitkällä tai suurella tilavuudella. käytä kuumasuulake- tai isotermisiä menetelmiä vain lujille metalliseoksille, jotka vaativat tiukkaa rakeiden hallintaa.

Mitä sinun tulee määrittää, kun tilaat nikkeliseostakeita?

Määritä seos- ja UNS-numero, tuotteen spesifikaatio, lämpökäsittelyn kunto, koko ja koneistusvarat, vaaditut ominaisuudet ja testit sekä dokumentaatio sekä vaatimukset viljan virtaukselle tai prosessireitille, jotta toimittaja voi tarjota oikean prosessin.

Lejeerinki- ja UNS-numero (esimerkiksi UNS N06625) ja hallitseva spesifikaatio, kuten ASTM B564.

• Kunto: hehkutettu, liuoshehkutettu tai vanhentunut, ja seokselle 625 riippumatta siitä, sovelletaanko Grade 1 tai Grade 2.
• Mitat: valmis piirustus, koneistusvara ja leikkauskoko, koska ominaisuudet riippuvat siitä.
• Prosessi: avoin-, suljettu- tai rengasvalssattu tai tarvittava suorituskyky, kuten viljan virtaussuunta tai minimivähennys.
• Testaus: vetokoepaikka ja -suunta, kovuus, raekoko, ultraääni- ja nesteentunkeutumistarkastus sekä korroosiokoe palvelun vaatiessa.
• Dokumentaatio: myllytestitodistukset, lämpökäsittelytietueet, lämmön jäljitettävyys ja mahdolliset kolmannen osapuolen tarkastukset.

Usein kysytyt kysymykset

Mitä eroa on avoimella ja suljetulla takomalla?

Avomeistitaonta muuttaa metallin muotoa litteiden tai yksinkertaisten muottien välissä, jotka eivät sulje sitä, mikä sopii suuriin tai pienikokoisiin osiin. Suljettu takominen puristaa metallin muotoiltuihin muottionteloihin, jolloin saadaan lähes verkkoa muistuttavia muotoja.

Mitä lämpötila-aluetta käytetään Inconel 625:n takomiseen?

Valmistajan kuumatyöstöalue Alloy 625:lle on 1650–2150 astetta F (900–1177 astetta), raskaassa työskentelyssä mahdollisimman lähellä 2150 astetta F.

Miksi nikkeliseokset tarvitsevat enemmän taontavoimaa kuin teräs?

Monet nikkeliseokset, erityisesti Alloy 625, säilyttävät korkean lujuuden kuumassa työskentelylämpötiloissa, joten ne kestävät muodonmuutoksia ja tarvitsevat tehokkaita puristimia ja huolellista lämpötilan säätöä.

Mikä prosessi antaa paremman viljan virtauksen?

Suljettu takominen muotoilee raevirtausta osan ääriviivan ympäri ja on toistettavissa, kun taas avotakominen jalostaa rakennetta suurissa osissa. Lopulliset ominaisuudet riippuvat lämpötilasta, pelkistämisestä ja lämpökäsittelystä.

Mikä standardi kattaa nikkeliseostakokset?

ASTM B564 kattaa monien nikkeliseosten, mukaan lukien N04400, N06625, N08825, N10276 ja N06022, takeet, joilla on vähimmäisominaisuudet seoksen, kunnon ja profiilin koon mukaan. ASTM B637 kattaa saostuskarkaistuvat metalliseokset, kuten Alloy 718.

Onko umpinainen taonta aina halvempaa?

Ei. Se säästää materiaalia ja koneistusta kappaletta kohden, mutta vaatii stansseja. Se on yleensä halvempaa keskisuurille ja suurille määrille ja monimutkaisille muodoille, ja avosuutin on yleensä halvempaa suurille tai pienille osille.

Voiko taonta muuttaa korroosionkestävyyttä?

Taonta ja lämpökäsittely, joka seuraa asetettua raekokoa ja faasijakaumaa, joten väärät lämpötilat tai jäähdytys voivat vähentää korroosionkestävyyttä. Määritä vaadittava kunto ja korroosiokoe vaativiin palveluihin.