Inconel 718 retains >600 MPa Force d'élasticité à 650 degrés, ce qui le rend indispensable pour les disques de turbine et les revêtements de combustion [1]. L'usinage conventionnel entraîne une usure d'outils rapide et un stress résiduel de traction, compromettant les performances de fatigue [2]. Hybrid Cryogénique - L'usinage assisté au laser (Clam) a démontré un potentiel pour atténuer ces problèmes [3], mais les données systématiques sous des charges thermiques représentatives restent rares. Cette étude quantifie les performances des palourdes contre le refroidissement des inondations de base en utilisant des expériences et des expériences de physique conçues statistiquement -.

2 méthodes de recherche
2.1 Design expérimental
Un tableau orthogonal Taguchi L9 a été sélectionné pour minimiser les exécutions expérimentales tout en capturant les interactions d'ordre des premières - (tableau 1). Variables indépendantes: vitesse de coupe (VC), alimentation (F) et liquide - Pression de jet d'azote (P). Variables dépendantes: durée de vie de l'outil (T), usure du flanc (VB), rugosité de surface (RA), contrainte résiduelle (σr).

Tableau 1 Niveaux de facteur pour le tableau L9
Niveau|VC (M min⁻¹)|f (mm rev⁻¹)|P (MPA)
1 | 30 | 0.05 | 2
2 | 60 | 0.10 | 4
3 | 90 | 0.15 | 6

Inconel 718 Machining parts

2.2 Matériel et outillage
Piece: Solution - Traité et vieilli 718 (AMS 5662), dureté 44 ± 1 HRC. Insert de coupe: Sandvik CNMG 120408-pm, année 1105 (multicouche Tialn - Tin, 3,5 µm). Porte-outil: PSBNR 2525M12, angle d'approche 75 degrés, râteau 6 degrés, autorisation 5 degrés.

2.3 Appareil
Machine Tool: DMG - MORI NLX 2500 SY, broche maximale 4 000 tr / min. Livraison cryogénique: double - Liquide de buse - Système d'azote (pression 0–8 MPa, flux 3–12 l Min⁻¹). Laser pre - chaleur: 500 w fibre laser (λ=1070 nm), diamètre de spot 2 mm, densité de puissance 15 kW cm⁻².

2.4 Acquisition de données
Forces mesurées par le dynamomètre triaxial Kistler 9129AA; Signaux échantillonnés à 20 kHz et bas - Pass filtré à 1 kHz. Température de l'interface de l'outil-puce capturé par double - Pyromètre d'onde (1,5–1,8 µm, 1 kHz). Contrainte résiduelle déterminée par X - diffraction des rayons (méthode SIN²ψ, CR - K Radiation) à des incréments de 50 µm. Rugosité de surface enregistrée via Alicona InfiniteFocus G5 (résolution verticale de 0,01 µm).

2.5 Modélisation thermique
Les paramètres constitutifs de Johnson - Cook ont été réaménagés des tests Split - Hopkinson à 25–800 degrés et 10⁻³–10⁴ S⁻¹ les taux de déformation. L'augmentation de la température dans la zone de cisaillement primaire a été prédite en utilisant la théorie de l'usinage d'Oxley, associée à des coefficients de partition thermique dérivés de la thermographie infrarouge.

3 résultats et analyse
3.1 Mécanismes de vie et d'usure de l'outil
La figure 1 montre la progression de l'usure des flancs dans les trois stratégies de refroidissement. La palourde présentait une croissance des terres d'usure uniforme (VB=0.3 mm à 28,7 min), tandis que le refroidissement par inondation a atteint l'outil - Critère de vie à 12,1 min. Les micrographies SEM ont révélé une usure de diffusion dominante dans le refroidissement par inondation, supprimée dans la palourde par la température de l'interface plus faible (Δt ≈ 200 degrés).

3.2 Intégrité de surface
La figure 2 contraste la PR et les profils de stress résiduel. La palourde a produit Ra=0.31 ± 0,02 µm, contre 0,47 ± 0,05 µm sous refroidissement par inondation. La contrainte résiduelle dans la palourde est restée compressive (−380 ± 45 MPa) à 150 µm de profondeur; Le refroidissement par le refroidissement a généré une contrainte de traction (+120 ± 30 MPa) à 50 µm.

3.3 Performance de fatigue
Trois - pliant ponctuel (ASTM E466) à 650 degrés ont démontré une double augmentation des cycles à la défaillance (2,6 × 10⁵) pour les échantillons de palourdes par rapport à l'inondation - commandes refroidies (1,3 × 10⁵). La fractographie a confirmé l'initiation de la fissure passée de la surface à la surface de la surface au sous -, cohérente avec la contrainte résiduelle de compression.

3.4 Validation du modèle
Les températures de cisaillement primaires prédites - sont des températures de zone convenues à moins de 8% des données de pyrométrie dans toutes les combinaisons de paramètres (R²=0.92). Le modèle thermique calibré permet aux planificateurs de processus de pré - de sélection des paramètres de coupe qui maintiennent la température de l'interface en dessous de 650 degrés, minimisant l'usure de diffusion.

4 discussion
4.1 Mécanisme de suppression d'usure
La température de l'interface plus faible sous la palourde inhibe l'oxydation du tialn et réduit la diffusion du liant du cobalt dans la puce, prolongeant la durée de vie de l'outil. Le laser pré - modérée la chaleur thermique des jets cryogéniques, empêchant le micro - de l'écaillage observé dans les études cryogéniques antérieures - uniquement [4].

4.2 Formation de stress résiduel
La contrainte de compression provient de l'extinction cryogénique rapide de la surface usinée. Laser pre - décalage de chaleur refroidissement excessif, empêchant la nucléation de phase fragile (Δ - ni₃nb) qui pourrait compromettre la ductilité [5].

4.3 Limites
Les expériences ont utilisé un virage continu; La coupe interrompue typique du fraisage peut modifier la partition thermique et le stress résiduel. L'anisotropie matérielle dans les disques forgés n'a pas été abordée. L'évaluation économique des liquides - la consommation d'azote par rapport aux gains de productivité est en attente.

4.4 Implications pratiques
La palourde permet l'usinage sec sec ou proche de- des composants Inconel 718 pour un service jusqu'à 650 degrés, réduisant les déchets de liquide de refroidissement de 78% et l'inventaire d'outils de 40%. L'intégration avec un contrôle adaptatif basé sur l'imagerie thermique réelle - est recommandée pour compenser l'insertion d'usure et de variabilité de la pièce.

5 Conclusions
La palourde étend la durée de vie de l'outil 2.4 - pli et double la durée de vie de la fatigue des composants Inconel 718 en soutenant la contrainte résiduelle de compression et une faible rugosité de surface à 650 degrés. Le modèle thermique validé fournit un cadre reproductible pour la sélection des paramètres. Les travaux futurs devraient se concentrer sur les essais de fraisage et l'analyse des coûts du cycle de vie.

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