인코넬 718 재질의 12점 접시 머리 볼트의 머리 성형 방법（一）
인코넬 718은 니-Cr-철-NB 석출 강화 니켈 기반 초합금입니다. 강화 단계는 체심 정사각형 γ'' 위상과 면심 입방 γ' 위상입니다. 국내 명칭은 GH4169이다. 인코넬 718은 다른 내열합금에 비해 열안정성과 내식성이 우수하고 650℃ 이하의 온도에서 피로 및 크리프 내구성이 우수하여 항공엔진의 다양한 핫엔드 부품에 널리 사용되어 왔다. 1-3]. 인코넬 718 12점 접시 머리 볼트는 고온, 고강도 항공우주 패스너의 대표적인 제품입니다. 헤드는 일반적으로 열간 압조에 의해 형성되며 가공 중에 헤드의 변형이 상대적으로 큽니다. 인코넬 718 소재는 복잡한 합금상 조성과 다양한 구조로 인해 가공 가소성이 열악하고 열간 가공 중 변형 저항이 상대적으로 크기 때문에 열간 성형의 난이도가 높아집니다. 특히 접시머리 콘이 있는 12점 접시머리 볼트의 경우 복잡한 머리 모양으로 인해 열처리 중 온도장의 불균일성이 더욱 악화되어 응력 분포 특성이 기존 12점 접시머리 볼트보다 더 복잡해집니다. 가공 성능이 저하되고 부품의 크기, 금속 조직 및 성능 요구 사항을 보장하기가 어렵습니다. 본 논문에서는 인코넬 718 12점 접시머리 볼트의 재질특성과 구조적 특성을 목표로 하여,
2 제품 특징
2.1 제품 구조 및 성능 특성
국제 민간 항공 회사의 글로벌 입찰에서 특정 유형의 12점 접시머리 볼트에 대한 주문을 받았습니다. 부품 구조는 그림 1에 나와 있으며 성능 요구 사항은 표 1에 나와 있습니다. 부품의 헤드는 12포인트 헤드와 접시형 면으로 구성됩니다. 12점 헤드는 렌치 작업 중에 균일한 힘을 보장하고 렌치가 미끄러지는 것을 방지할 수 있습니다. 부품의 접시형 면 각도는 60°~64°이고 외부 원의 직경은 14.09+0-0.24mm입니다. 볼트 헤드의 복잡한 형상과 높은 가공 정확도 요구 사항으로 인해 열간 헤딩 공정으로 헤드를 가공할 때 12각형 헤드와 접시형 헤드가 부품의 치수 정확도 요구 사항을 충족하기가 어렵습니다.
2.2 재료특성 및 성형난이도
인코넬 718 초합금은 복잡한 합금상 조성과 다양한 구조를 갖고 있어 열간 가공 중 공정 가소성을 감소시키고 열간 가공 공정 매개변수의 변화에 재료를 매우 민감하게 만듭니다. 변형 온도가 높을수록 균일하고 미세한 재결정 입자를 얻을 수 있지만 변형 온도가 너무 높으면 변형 후 냉각 시간이 길어지고 고온 체류 시간도 결정립이 비정상적으로 성장하여 역학에 영향을 미칩니다. 부품 성능. 또한 머리 모양이 복잡한 인코넬 718 12점 접시머리 볼트의 경우 열간 가공 중에 온도 변화가 뚜렷하게 나타납니다. 변형 온도가 너무 낮으면 헤드가 충분히 채워지지 않을 위험이 있습니다.
3 가공기술 분석
완성된 제품이 도면 요구 사항을 충족하도록 하려면 볼트 머리를 한 번만 업세팅하여 성형할 수 있으며, 업세팅 및 단조 비율을 최대한 줄여 성형을 용이하게 해야 합니다. 접시머리 부분의 바깥쪽 원 크기에 따라 ø9.1mm 바를 선택하여 가공합니다. 십이각형 머리 부분의 변간 거리가 7.95mm이므로 업세팅용 Φ9.1mm 양모를 직접 사용하는 것은 불가능하므로 십각형 머리 형성 부분의 소재 직경을 Φ7.7mm로 바꿔야 합니다. 열간 압조 전의 양모 구조는 그림 2에 나와 있습니다.
위의 공정 분석을 통해 볼트의 주요 공정 경로는 블랭킹→연삭→선삭→열간 헤딩→용액→끝면 및 광택 로드 선삭→연마 광택 로드, 롤링 스레드 직경→마킹→냉간 압연 필렛→롤링 스레드로 공식화됩니다. →노화 →형광자성입자 검출→성능 및 금속구조 검출→포장.
3.2 핫 헤딩 프로세스
(1) 열간 헤딩 다이 볼트 구조 및 크기 특성에 따라 상하 다이가 결합된 열간 헤딩 다이가 사용되며 그 구조는 그림 3과 같다. 그 중 상부 금형은 12-포인트 형이다. 금형, 하단 금형은 각진 플랫폼이고 끝 표면은 상단 및 하단 금형의 분할 표면입니다.
이 금형을 업셋팅에 사용할 때 헤드의 12개 모서리가 채워지지 않아 부품이 도면 요구 사항을 충족할 수 없는 경우가 종종 발생합니다. 최소 저항 정리에 따르면 금속 재료가 소성 변형되면 내부 입자는 그림 4와 같이 최소 저항 방향을 따라 이동합니다. 즉 입자는 변형된 주변 영역의 가장 짧은 법선 방향으로 이동합니다. 12각형 헤드형의 경우 오목모서리 방향의 법선길이가 볼록코너의 법선길이보다 짧기 때문에 오목모서리 변위에 대한 질량점의 저항이 작아져 볼록모서리 방향으로 금속재료의 변위가 적고, 볼록한 모서리가 열적으로 뒤바뀌었습니다. 충전물이 가득 차지 않습니다. 재료의 변형 속도를 변경하면 로브의 변위에 대한 재료의 저항이 줄어들 수 있지만 재료의 변형 속도가 너무 빠르면 변형 중 충격력이 너무 커서 분명히 증가합니다. 금형의 마모 속도가 빨라지고 금형의 수명이 단축됩니다. 동시에 과도한 변형 속도는 재료의 변형을 고르지 못하게 하고 부품에 국부적인 균열을 일으키므로 재료의 변형 속도를 합리적으로 조정해야 합니다.
위의 이유를 바탕으로 상부 다이의 오목 코너 거리를 Φ8.22 + 0.03 -0 mm로 조정하고(그림 5 참조), 열간 헤딩 중 응력을 변경하고 사전 변형 공정을 증가시켜 변형 속도. 여러 번의 현장 업세팅 테스트를 통해 부품의 12모서리 헤드의 대각선 거리를 측정하였고, 테스트 결과를 표 2에 나타내었다.
결과는 다이 갭을 조정함으로써 핫 헤딩 효과가 향상되어 12각형 헤드의 불완전한 형상 문제를 해결하고 부품의 헤드 크기 요구 사항을 보장할 수 있음을 보여줍니다.
