بهینه سازی ریزساختار در فرآیند آهنگری پره از جنس سوپرآلیاژ ams 5708

خواص سوپرآلیاژهای پایه نیکل وابستگی زیادی به ریزساختار آنها شامل اندازه دانه ها و رسوبات دارد. برای اینکه بتوان به خواص مورد نظر دست پیدا کرد باید میانگین اندازه دانه های نمونه و یکنواختی توزیع آن مناسب و مطابق با استاندارد مورد استفاده باشد. در این رساله شکل گیری ریزساختار در آهنگری ایرفویل از جنس سوپرآلیاژ پایه نیکل ams 5708 بررسی گردیده و پیش فرم و شرایط آهنگری بهینه برای بدست آوردن ریزساختاری یکنواخت و درشت دانه تعیین شده است. ابتدا با استفاده از آزمایش فشار داغ منحنی های تنش-کرنش ams 5708 در دماهای 950، 1000، 1050، 1100 و 1150 درجه سلسیوس و با نرخ کرنش های 01/0، 1/0، 1 و 10 بر ثانیه تا کرنش 8/0 بدست آمدند. برای مشخص کردن بازه ای از متغیرهای فرآیند آهنگری که انجام عملیات شکل دهی در آن شرایط منجر به ایجاد قطعه ای سالم و بدون عیب گردد، نقشه فرآوری تهیه و استفاده شد. نقشه استخراج شده نشان می دهد که دماهای بالاتر از 1050 درجه سلسیوس و تمام نرخ کرنشهای مورد بررسی برای عملیات شکل دهی آلیاژ ams 5708، ایمن می باشند. برای شبیه سازی ریزساختار در آهنگری ams 5708، معادلات شکل گیری ریزساختار بر مبنای متغیرهای فرآیند آهنگری استخراج شدند. به این منظور آزمایش های فشار برای مطالعه تبلورمجدد دینامیک و تبلورمجدد متادینامیک طراحی و اجرا گردید. سپس ریزساختار نمونه ها برای مشخص کردن درصد وقوع تبلورمجدد و اندازه دانه های تبلورمجدد توسط شناساگر ebsd بررسی شدند. بر مبنای داده های بدست آمده معادلات شکل گیری ریزساختار استخراج گردیدند. در ادامه با وارد کردن معادلات شکل گیری ریزساختار به نرم افزار شبیه سازی deform، عملیات آهنگری یک ایرفویل در سه دمای مختلف، سه پیش فرم بیضوی با مساحت سطح مقطع های یکسان اما قطرهای متفاوت و سه سرعت پرس مختلف انجام گردید. خروجی های مورد بررسی میانگین و پراکندگی درصد وقوع تبلورمجدد بلافاصله پس از آهنگری، میانگین و پراکندگی اندازه دانه ها بلافاصله پس از آهنگری، میانگین و پراکندگی اندازه دانه ها ده ثانیه پس از آهنگری انتخاب گردیدند. بررسی ها نشان می دهند که هر سه متغیر ورودی بر درصد وقوع تبلورمجدد و اندازه دانه های نمونه بلافاصله پس از آهنگری تاثیر داشته اما اثر شکل پیش فرم به مراتب از اثر دما و سرعت پرس بیشتر می باشد همچنین سرعت پرس کمترین اثر را بر این دو خروجی دارد. بررسی تمام نمونه های شبیه سازی شده نشان می دهد هنگامی که نمونه ها پس از آهنگری ده ثانیه در دمای بالا باشند به صورت صد در صد تبلورمجدد پیدا می کنند. قابل توجه است که ده ثانیه پس از شکل دهی تنها دما و شکل پیش فرم بر اندازه دانه ها تاثیر معناداری دارند. همچنین تاثیر دما بر اندازه دانه ها بیشتر از شکل پیش فرم بوده و سرعت پرس تاثیر معناداری بر آن ندارد. حالت بهینه برای دستیابی به ریزساختاری درشت دانه و یکنواخت هنگامی حاصل شد که سرعت پرس 5 میلیمتر بر ثانیه، پیش فرم به صورت دایره ای و دما 1150 درجه سلسیوس باشد.