معالجة سبائك In718 الفائقة لنوى القوالب باستخدام قطع السلك الكهربائي (Wire EDM)

نظرة عامة على تقنية التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)

تصنيف عمليات التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)

يتم تقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) في قطع السلك الكهربائي متعدد المرور منخفض الطاقة، مما يحافظ على الاستقرار المعدني لمكونات In718.

استراتيجية اختيار عملية التشغيل بالتفريغ الكهربائي (EDM)

• قطع السلك الكهربائي (Wire EDM): الأنسب لتهذيب نوى القوالب، وملامح إدراجات الطرد، وأسطح الفصل الدقيقة.

• التفريغ الكهربائي بالغمر (Sinker EDM): يُستخدم حيث تكون التجاويف ثلاثية الأبعاد المعقدة أو الميزات العمياء مطلوبة في إدراجات أدوات In718.

• ثقب الثقوب بالتفريغ الكهربائي (Hole Drilling EDM): يُطبق لثقوب التنفيس أو التبريد العميقة في كتل القوالب الكبيرة.

• التفريغ الكهربائي الدقيق (Micro-EDM): يُستخدم للأنسجة الدقيقة، وفتحات التنفيس، والميزات الدقيقة <0.1 مم في أدوات التشكيل الحراري.

اعتبارات المواد

ملف مادة إنكونيل 718 لتطبيقات القوالب

لماذا إنكونيل 718 لنوى القوالب؟

• يحافظ على الاستقرار الأبعادي حتى 700°م لدورات الحقن والصب بالقوالب

• مقاومة ممتازة للأكسدة والتقشر تحت الدورات الحرارية

• مناسب للنوى عالية الحمل مع تآكل منخفض طوال عمر الأداة الطويل

• متوافق مع الصب الاستثماري الفراغي و المعالجة اللاحقة بالتفريغ الكهربائي (EDM)

دراسة حالة: تشغيل نواة قالب دقيقة من In718 بالتفريغ الكهربائي (EDM)

خلفية المشروع

طلب عميل في صناعة أدوات السيارات نواة قالب دقيقة مصنوعة من إنكونيل 718 للقولبة بالضغط للراتنجات الحرارية. كان يجب أن تتحمل النواة درجات حرارة تشغيل تبلغ 650°م مع تفاوت أبعادي قدره ±0.005 مم على طول 120 مم.

سير عمل التصنيع

1. المادة: كتلة In718، مطروقة، معالجة محلولياً عند 980°م، ومعتقة عند 720°م لمدة 8 ساعات

2. ما قبل التشغيل: تشغيل تقريبي بواسطة CNC لترك allowance قدره 0.3 مم للتشطيب بـ EDM

3. قطع السلك الكهربائي (Wire EDM): استخدام سلك نحاسي قطره 0.25 مم في قطع تهذيب بثلاث مراحل؛ تم تحقيق دقة ملف شخصي قدرها ±0.03 مم

4. التفريغ الكهربائي الدقيق (Micro-EDM): إضافة شقوق تنفيس بعرض 0.2 مم بنسبة أبعاد 10:1 ومنطقة متأثرة بالحرارة <2 ميكرومتر

المعالجة اللاحقة

• معالجة حرارية لإزالة الإجهاد عند 870°م لمدة ساعتين

• الدفع بالكرات (Shot peening) لتغطية 150%، مما يحسن مقاومة التعب

• تطبيق طلاء اختياري من طلاء الحاجز الحراري (TBC) على الأسطح الخارجية المواجهة للحرارة

تشطيب السطح

• تلميع دقيق للوصول إلى خشونة سطح Ra ≤ 0.6 ميكرومتر على أوجه الفصل

• التخميل (Passivation) لتعزيز مقاومة التآكل

• لم يتم اكتشاف أي تحول أبعادي بعد التلميع وفقاً للمسح ثلاثي الأبعاد

الفحص

• أكدت آلة قياس الإحداثيات (CMM) بدقة ±2 ميكرومتر دقة الملف الشخصي

• حقق اختبار الأشعة السينية عدم وجود انكماش أو فراغات صب

• أكدت مجهر المسح الإلكتروني (SEM) انتظام سطح تفريغ EDM

• لم يجد اختبار الغمر بالموجات فوق الصوتية أي عيوب داخلية

النتائج والتحقق

حقق قطع السلك الكهربائي تفاوتات متسقة ضمن ±0.003 مم عبر الملف الشخصي الكامل لنواة In718. تم الحفاظ على حدة الحواف ضمن ±0.01 مم على ميزات الختم.

ضمنت إزالة الإجهاد والدفع بالكرات أداء إجهاد تعب حراري يتجاوز 50,000 دورة قولبة دون تدهور مرئي.

ضمنت خشونة السطح النهائية Ra ≤ 0.6 ميكرومتر أداءً عالياً لفك القالب، بينما وفر التخميل حماية من التآكل أثناء التخزين والاستخدام.

أكد المسح ثلاثي الأبعاد وآلة قياس الإحداثيات (CMM) الامتثال الهندسي الكامل لتصميم بمساعدة الحاسوب (CAD) مع تباين في الملف الشخصي <2 ميكرومتر.

اجتازت النواة جميع فحوصات الأبعاد والسلامة، محققة معايير أدوات الفئة أ للقولبة بالراتنجات الحرارية.

الأسئلة الشائعة

1. ما مستويات التفاوت التي يمكن تحقيقها باستخدام قطع السلك الكهربائي على أجزاء قوالب إنكونيل 718؟

2. هل يتعرض In718 للتشقق الدقيق أثناء EDM، وكيف يتم التخفيف منه؟

3. ما خطوات التشطيب المطلوبة بعد EDM على نوى القوالب؟

4. هل يمكن طلي أجزاء قوالب In718 لاحقاً بطبقات TBC أو النتريد؟

5. ما هو العمر الافتراضي النموذجي لنواة قالب إنكونيل 718 المنتهية بـ EDM؟