Nikel Alaşımlı Dövülerek Açık Kalıp ve Kapalı Kalıp Prosesi ve Kalite Karşılaştırması

Dövme, sıcak metali sıkarak şekle sokar ve sıkılma şekli parçanın kalitesini şekillendirir. Nikel alaşımları gibiAlaşım 625, Monel 400, Alaşım C-276, VeAlaşım 718Bir zorluk daha ekleyin: Yüksek sıcaklıkta güçlü kalırlar, böylece şekillenmeye karşı direnç gösterirler ve güvenli bir şekilde çalışabilecekleri dar bir sıcaklık aralığına sahiptirler.

Bu kılavuz, iki ana dövme yolunu (açık kalıp ve kapalı kalıp) süreç, kalite, maliyet ve denetim açısından, her bölümde ilk önce sonuç ve sonra gerekçeyle karşılaştırır. Alıntılanan rakamlar yayınlanmış üretici verilerinden ve spesifikasyonlarından alınmıştır; Değerleri her zaman mevcut spesifikasyona ve tedarikçinizin prosedürlerine göre doğrulayın.

Temel Çıkarımlar

• Açık kalıpta dövme, metali düz veya basit kalıplar arasında tekrarlanan vuruşlarla şekillendirir, böylece büyük, ağır veya düşük hacimli parçalara uygundur. Kapalı kalıpta dövme, metali şekillendirilmiş kalıp boşluklarına sıkıştırır, böylece tekrarlanabilir, ağa yakın şekillere uyum sağlar.
• Nikel alaşımları, sıcak çalışma sıcaklığında deformasyona karşı dayanıklıdır ve tanımlanmış bir pencerede işlenmelidir: örneğin, Alloy 625, 1650–2150 derece F'de (900–1177 derece) sıcak işlenir ve ağır iş bu aralığın mümkün olduğu kadar üst noktasına yakın olacak şekilde yapılır.
• Kapalı kalıpta dövme, daha sıkı şekiller, daha uyumlu tane akışı ve daha az işleme sağlar; Yayınlanan bir örnekte, net kapalı kalıpta dövme, açık kalıplı gözleme hacminin yaklaşık %30'unu önledi; bu, pahalı nikel bazlı alaşımlar için ürün maliyetinin yaklaşık %10-20'si veya daha fazlası değerinde bir farktır.
• Açık kalıpta dövme, özel alet gerektirmeden geniş kesitlerde derin, iyi işlenmiş bir yapı sağlar, ancak işlenecek daha fazla malzeme bırakır.
• Her iki yol da otomatik olarak daha iyi değildir: kalite, sıcaklık kontrolüne, indirgemeye, ısıl işleme ve incelemeye bağlıdır. Yalnızca işlem adını değil, gerekli özellikleri ve testleri belirtin.
• ASTM B564, nikel alaşımlı dövme parçaların temel spesifikasyonudur ve minimum özellikleri alaşıma, duruma ve kesit boyutuna bağlıdır.

Açık Kalıp ve Kapalı Kalıp Dövme Arasındaki Fark Nedir?

Açık kalıpta dövmede, ısıtılan metal, onu asla tam olarak kaplamayan düz veya basit şekilli kalıplar arasında deforme olur; Kapalı kalıpta dövmede metal, parçaya şeklini veren hassas biçimde şekillendirilmiş kalıp boşluklarına preslenir.

Açık kalıpta dövme, çok büyük bir presi olan bir demirci gibi çalışır: iş parçası sıkıştırılır, gerilir ve darbeler arasında döndürülerek dışarı çekilir, altüst edilir veya şaft, disk, blok ve halka haline getirilir. Nihai şekil, operatörün becerisine ve planlı adımlar dizisine bağlıdır. Baskı kalıbı dövme olarak da adlandırılan kapalı kalıp dövme, parça şeklinin kesildiği eşleşen bir çift kalıp kullanır. Metal, boşluğu doldurmak için akar ve az miktarda fazlalık, flaş olarak sıkılarak kesilir. Üçüncü bir yol olan halka haddeleme, delinmiş bir diski dikişsiz bir halka halinde genişletir ve genellikle flanşlar ve mahfazalar için açık kalıpta dövme ile gruplandırılır.

Nikel Alaşımlarının Dövmesi Neden Çelikten Daha Zordur?

Nikel alaşımlarının dövülmesi daha zordur çünkü sıcak çalışma sıcaklıklarında yüksek mukavemeti korurlar, bu da daha fazla kuvvet gerektiği anlamına gelir ve çok soğuk çalışmanın çatlamaya neden olabileceği ve çok sıcak çalışmanın metale zarar verebileceği dar bir güvenli sıcaklık aralığına sahip oldukları için.

Alloy 625, yüksek sıcaklıkta mukavemeti koruyacak şekilde tasarlanmıştır; bu nedenle üretici, sıcakken deformasyona karşı dirençli olduğunu ve yeterince güçlü ekipmana ihtiyaç duyduğunu belirtmektedir. Monel 400 ise sıcakken birçok çelikten daha yumuşak olarak tanımlanıyor ancak 2150 derece F (1175 derece) üzerine ısıtılırsa kalıcı olarak hasar görebilir.

Alaşım 718 gibi süper alaşımlar, rapor edilen dövme sıcaklıklarının 950-1.050 derece civarında olduğu daha da dar bir pencereye sahiptir, çünkü bunların güçlenme fazları ve tane boyutu, sıcaklığa ve gerinim hızına keskin bir şekilde tepki verir. Daha düşük sıcaklıklarda akış gerilimi hızla artar; bu nedenle yayınlanan yöntemler, işlenmemiş parçaların dövülmesi için minimum bir başlangıç ​​sıcaklığı belirler.

Bu sınırlamalardan dolayı nikel alaşımlı dövme, doğru fırın kontrolüne, hızlı transfere, iş parçası soğuduğunda yeniden ısıtmaya ve bazı yüksek mukavemetli kaliteler için metali ve kalıbı benzer sıcaklıklarda tutan ısıtılmış veya izotermal kalıplara bağlıdır. Kükürt yüksek sıcaklıkta nikel alaşımlarını kırılganlaştırabileceğinden fırın yakıtı ve yağlayıcıların kükürt oranı düşük olmalıdır.

Açık Kalıp ve Kapalı Kalıpta Dövme Temel Boyutlar Arasında Nasıl Karşılaştırılır?

Açık kalıpta dövme, az aletle büyük ve düşük hacimli parçalar için esneklik sunarken, kapalı kalıpta dövme, orta ila yüksek hacimler için tekrarlanabilirlik, daha yakın şekiller ve daha az işleme sunar.

Hangi Proses Daha İyi Tahıl Akışı ve Mekanik Özellikler Sağlar?

Kapalı kalıpta dövme genellikle parçanın şeklini takip eden tane akışı ve parçadan parçaya daha tutarlı özellikler sağlarken, açık kalıpta dövme büyük bölümlerde güçlü, iyi işlenmiş bir yapı sağlar; her ikisinde de özellikler süreç adından çok sıcaklık, indirgeme ve ısıl işlemle kontrol edilir.

Tahıl akışı, bir tahta parçasındaki damarlara benzer şekilde, dövme sırasında metal damarlarının gerildiği yöndür. Tane akışı, işleme ile kesilmek yerine ana yükler boyunca aktığında parçalar en güçlü ve yorulmaya karşı en dayanıklı hale gelir. Kapalı kalıpta dövme, parçanın konturu etrafındaki akışı şekillendirir, böylece flanşlar ve çıkıntılar gibi kritik özellikler sürekli akış sağlar. Açık kalıpta dövme, metali çeker ve altüst eder; bu, kalın kesitlerdeki kaba döküm yapısını iyileştirir, ancak akış boyunca basit bir dövme kesiminden karmaşık bir parçayı işler.

Isıl işlem, korozyona dayanıklı alaşımlardaki yapının çoğunu sıfırlar. ASTM B564, sıcak işlemenin veya yeniden tavlamanın, çalışma geçmişine ve sıcaklıklara bağlı olarak özellikleri önemli ölçüde değiştirebileceğini ve Alaşım 625 Sınıf 2 için minimum 2150 derece F'de (1177 derece) çözelti tavlaması ve ardından suyla söndürme veya hızlı soğutma gerektirdiğini belirtir. Alaşım 718 gibi çökeltmeyle sertleşen alaşımlar için tane boyutu, dövme sıcaklığı ve gerinim hızı aracılığıyla kontrol edilir; yayınlanmış yöntemler, izotermal dövmede çok ince tanelere (ASTM 12-14) ulaşır ve bunlar daha sonra süpersolvus tavlaması sonrasında yaklaşık ASTM 6-8'e kadar kabalaşır. Bunlar havacılık düzeyindeki kontrollerdir, ancak proses ve ısıl işlemin birlikte nasıl çalıştığını gösterirler.

Her Proses Ne Kadar İşleme ve Malzeme Tasarrufu Sağlıyor veya İsraf Ediyor?

Kapalı kalıpta ağa yakın şekle dövme, daha ucuz nikel alaşımını israf eder: büyük bir türbin diski için yayınlanan bir karşılaştırmada, ağa yakın kapalı kalıpta dövme, açık kalıpta gözleme hacminin yaklaşık %30'unu önledi; bu fark, ürün maliyetinin %10-20'sine veya daha fazlasına tekabül edebilir.

Karşılaştırma, nikel bazlı süper alaşımlardan büyük disk dövmeleri açıklayan bir patentten geliyor; burada düz açık kalıplı gözleme ve neredeyse ağa yakın kapalı kalıplı dövme, son işlenmiş parçanın üzerine yerleştirildi. Her ikisinin de son bir işleme ihtiyacı var, ancak krepin çok daha fazlasına ihtiyacı var. Nikel alaşımları kilogram başına çeliğe göre çok daha pahalı olduğundan, talaş olarak çıkarılan malzeme gerçek bir maliyettir ve sert, işlenerek sertleşen alaşımlarda uzun işleme süresi buna eklenir. Tasarruf, karmaşık parçalar ve büyük hacimler için daha büyük, basit şekiller veya tek seferlik parçalar için daha küçüktür.

Basit bir başabaş formülü

Başabaş miktarı=takım maliyeti / parça başına tasarruf

Varsayımsal sayılarla örnek: Kapalı kalıplı bir takım setinin maliyeti 60.000 $ ise ve malzeme ve işlemede parça başına 150 $ tasarruf sağlıyorsa, başabaş noktası yaklaşık 400 parçadır. Bunun altında açık kalıpta dövme daha ucuz olabilir; onun üzerinde kapalı kalıp kazanır. Rakamları sizin açınızdan gerçek alıntılarla değiştirin.

Her Süreçte Hangi Kusur ve Risklere Dikkat Etmelisiniz?

Ana riskler sıcaklık penceresinin dışında çalışmak (çatlama veya aşırı ısınma), katlanmalar ve katlanmalar, düzensiz tane yapısı ve kükürt kirliliğidir; Kapalı kalıp, kalıp aşınması ve eksik dolum risklerini artırırken, açık kalıp, kötü çalışılmış bölgelerde kaba veya düzensiz bir yapı oluşturur.

ASTM B564 Nikel Alaşımlı Dövmeler için Ne Gerekir?

ASTM B564, UNS N04400, N06625, N08825, N10276 ve N06022 dahil olmak üzere birçok nikel alaşımının dövme işlemlerini kapsar ve alaşıma, ısıl işlem koşuluna ve kesit boyutuna bağlı olarak minimum çekme özelliklerini belirler.

B564 hangi dövme rotası kullanılırsa kullanılsın geçerlidir. Tavlanmış veya çözeltiyle tavlanmış dövme malzemeler için minimum özellikler, spesifikasyonun yayınlanmış kopyalarından alınan örnekler olarak aşağıda gösterilmektedir. Değerler baskıya ve bölüm boyutuna göre farklılık gösterir; örneğin, 4 inç'e (102 mm) kadar olan Alaşım 625 tavlanmış dövme parçaları, 4 ila 10 inç (254 mm) üzerindekilerden daha yüksek minimumları karşılamalıdır; bu, kalın bölümlerin tamamen çalışmasının ve eşit şekilde ısıl işleme tabi tutulmasının zorluğunu yansıtır. Kesin gereksinimler için mevcut basımı kontrol edin.

Diğer spesifikasyonlar özel kullanımlar için geçerlidir: ASTM B637, orta ve yüksek sıcaklıkta hizmet için çökeltmeyle sertleşebilen nikel alaşımlı çubukları, dövmeleri ve dövme stoklarını kapsar ve ASTM B462 ve ASME B16.5, dövme flanşlar ve bağlantı parçalarıyla ilgilidir. Havacılık ürünleri, Alloy 718 için AMS 5662 ve 5663 gibi AMS spesifikasyonlarını kullanır.

Maliyet ve Teslim Süresi Nasıl Karşılaştırılır?

Açık kalıpta dövme daha düşük ön maliyete ve daha kısa teslim süresine sahiptir çünkü parçaya özel çok az alete ihtiyaç duyar; kapalı kalıpta dövme ise daha yüksek takım maliyetine ve daha uzun teslim süresine sahiptir, ancak hacimde parça başına daha düşük maliyete sahiptir.

Kapalı kalıp kalıpları tasarlanmalı, sıcak iş takım çeliğinden veya izotermal dövme için nikel bazlı kalıp alaşımlarından işlenmeli ve deneme dövmeleriyle kanıtlanmalıdır. Bu yatırım, birçok aynı parçaya ihtiyaç duyulduğunda karşılığını verir. Açık kalıpta dövme, takımlama adımını ortadan kaldırır ve kütük veya külçe ile başlayabilir, ancak her parçanın daha fazla işlenmesi gerekir. Bu nedenle toplam maliyet miktara, boyuta, karmaşıklığa, alaşım fiyatına, işleme maliyetine ve hurda riskine bağlıdır. Karşılaştırmanın bitmiş maliyet üzerinden yapılabilmesi için işleme ödeneklerini ve testleri içeren teklifler isteyin.

Hangi Süreci Seçmelisiniz?

Büyük, basit veya düşük hacimli parçalar için açık kalıplı veya halka haddelenmiş dövmeleri, orta ila yüksek hacimli tekrarlanabilir, karmaşık, neredeyse net parçalar için kapalı kalıplı dövmeleri seçin; Sıcak kalıp veya izotermal yöntemleri yalnızca sıkı tane kontrolü gerektiren yüksek mukavemetli alaşımlar için kullanın.

Nikel Alaşımlı Dövme Sipariş Verirken Neleri Belirtmelisiniz?

Tedarikçinin doğru süreci teklif edebilmesi için alaşımı ve UNS numarasını, ürün spesifikasyonunu, ısıl işlem durumunu, boyutu ve işleme toleransını, gerekli özellikleri ve testleri ve belgeleri belirtin ve tane akışı veya süreç rotasına ilişkin tüm gereksinimleri belirtin.

Alaşım ve UNS numarası (örneğin UNS N06625) ve ASTM B564 gibi geçerli spesifikasyon.

• Durum: tavlanmış, çözeltiyle tavlanmış veya yaşlandırılmış ve Alaşım 625 için Sınıf 1 veya Sınıf 2 geçerli.
• Boyutlar: özellikler buna bağlı olduğundan bitmiş çizim, işleme payı ve kesit boyutu.
• İşlem: açık kalıp, kapalı kalıp veya halka haddeleme veya tahıl akış yönü veya minimum azaltma gibi ihtiyaç duyulan performans.
• Test: hizmetin gerektirdiği durumlarda çekme testi yeri ve yönü, sertlik, tane boyutu, ultrasonik ve sıvı penetrant muayenesi ve korozyon testi.
• Dokümantasyon: değirmen test sertifikaları, ısıl işlem kayıtları, ısıya ilişkin izlenebilirlik ve herhangi bir üçüncü taraf denetimi.

Sıkça Sorulan Sorular

Açık kalıpta dövme ile kapalı kalıpta dövme arasındaki fark nedir?

Açık kalıpta dövme, metali çevrelemeyen düz veya basit kalıplar arasında deforme ederek büyük veya düşük hacimli parçalara uygundur. Kapalı kalıpta dövme, metali şekillendirilmiş kalıp boşluklarına presleyerek neredeyse net, tekrarlanabilir şekiller verir.

Inconel 625'i dövmek için hangi sıcaklık aralığı kullanılır?

Üreticinin Alloy 625 için sıcak çalışma aralığı 1650–2150 derece F'dir (900–1177 derece), ağır çalışma ise mümkün olduğunca 2150 derece F'ye yakındır.

Nikel alaşımları neden çelikten daha fazla dövme kuvvetine ihtiyaç duyar?

Birçok nikel alaşımı, özellikle Alaşım 625, sıcak çalışma sıcaklıklarında yüksek mukavemeti korur, bu nedenle deformasyona karşı dayanıklıdırlar ve güçlü preslere ve dikkatli sıcaklık kontrolüne ihtiyaç duyarlar.

Hangi süreç daha iyi tahıl akışı sağlar?

Kapalı kalıpta dövme, parça konturu etrafındaki tane akışını şekillendirir ve tekrarlanabilir, açık kalıpta dövme ise büyük bölümlerdeki yapıyı iyileştirir. Nihai özellikler sıcaklığa, indirgemeye ve ısıl işleme bağlıdır.

Hangi standart nikel alaşımlı dövmeleri kapsar?

ASTM B564, alaşım, durum ve kesit boyutuna göre minimum özelliklere sahip, N04400, N06625, N08825, N10276 ve N06022 dahil olmak üzere birçok nikel alaşımının dövme işlemlerini kapsar. ASTM B637, Alaşım 718 gibi çökeltmeyle sertleşebilen alaşımları kapsar.

Kapalı kalıpta dövme her zaman daha mı ucuzdur?

Hayır. Parça başına malzeme ve işleme tasarrufu sağlar ancak kalıplara ihtiyaç duyar. Orta ila yüksek hacimli ve karmaşık şekiller için genellikle daha ucuzdur ve açık kalıp, büyük veya düşük hacimli parçalar için genellikle daha ucuzdur.

Dövme korozyon direncini değiştirebilir mi?

Ayarlanan tane boyutunu ve faz dağılımını takip eden dövme ve ısıl işlem, dolayısıyla uygun olmayan sıcaklıklar veya soğutma, korozyon direncini azaltabilir. Zorlu hizmetler için gerekli koşulu ve korozyon testini belirtin.