سوپرآلیاژها

سوپرآلیاژها: طی سال های اخیر و با پیشرفت علم و تکنولوژی هر روز مواد توسعه یافته تری وارد عرصه صنعت می شود. صنایع مختلف برای تولید محصولات پیشرفته و همچنین ارتقا کیفیت محصولات خود نیازمند موادی هستند که خاصیت مکانیکی و شیمیایی بالاتری دارد. بنابراین دارا بودن ویژگیهای چون سختی، استحکام، چقرمگی، مقاومت به اکسید شدن، مقاومت دربرابر حرارت زیاد، مقاومت در برابر خزش در دمای بالا و مقاومت به سایش و خوردگی دلایل اصلی تولید سوپر آلیاژها به شمار می رود. در این مقاله به صورت کامل ماشینکاری سوپرآلیاژ ها، مشکلات، انواع سوپرآلیاژ را توضیح میدهیم.

خواص فیزیکی و متالوژیکی سوپرآلیاژ ها:

• خاصیت فوق العاده ضدزنگ بودن – کاربرد : صنعت پزشکی
• دارا بودن استحکام زیاد و در عین حال وزن سبک – کاربرد : صنایع پزشکی و هوافضا
• مقاومت زیاد به خوردگی – کاربرد : صنایع پزشکی و دریایی
• خاصیت فوق العاده مقاومت به خزش در دماهای بالا – کاربرد : صنایع نیروگاهی و هوافضا

روش ساخت سوپرآلیاژها:

1- سوپرآلیاژ به روش فورج

•خصوصیت روش تولید: استحکام بالاتر و مقاومت بهتر در مقابل خستگی و شکست

2- سوپرآلیاژ به روش ریخته گری

•خصوصیت روش تولید: چقرمگی و استحکام خزشی

3- سوپرآلیاژ به روش متالوژی پودر

•خصوصیت روش تولید: تولید قطعات به اشکال پیچیده

ماشینکاری سوپرآلیاژها

ماشینکاری سوپرآلیاژها بدلیل خصوصیاتی که دارند بسیار سخت است. از جمله مشکلاتی که این آلیاژها دارند 1- مقاومت زیاد آلیاژها در برابر حرارت بالاست. این مقاومت باعث میشود نیروهای برش در حین ماشینکاری افزایش یابد و امکان شکسته شدن لبه برشی بیشتر شود.

2-بدلیل استحکام بالا مواد برای ایجاد براده حرارت بیشتری تولید و چون سوپر آلیاژها انتقال حرارت پایینی دارد باعث تمرکز حرارت در محل برش میشود. این حرارت به لبه ابزار نفوذ کرده و باعث فرسودگی وخرابی زود هنگام ناشی از سایش میشود.

3-در ماشینکاری الیاژها کنترل براده نیز بسیار سخت است. استحکام زیاد در حرارت بالا باعث افزایش ضریه پذیری آلیاژ می شود که همین امر شکستن براده را دشوار میکند.

4-حضور دانه های ساینده مثل کارباید ها که پس از ریخته گری رسوب میکنند، باعث سایش سریع خوردگی در لبه برشی ابزار میگردد.

5-توانایی زیاد سوپر آلیاژها برای سخت شدن باعث میشود تا یک سطح سخت شده در هنگام ماشینکاری قبل بوجود اید. این سطح سخت باعث میشود تا در محل براده برداری شکافی به اندازه عمق براده برداری نسبت به نوک ابزار بوجود آید.

همه این شرایط حاکی از ان است که ابزارها هنگام ماشینکاری آلیاژها بشدت در معرض فشار و فرسایش قرار دارند. بنابراین برای ماشینکاری این الیاژها از تکنیکهای خاصی استفاده میشود

انواع سوپرآلیاژ و خصوصیات آن

سوپرآلیاژها بر سه پایه ساخته میشوند. سوپرآلیاژ آهن نسبت به نوع نیکل مقاومت کمتری در دمای بالا دارند و بشتر در صنایع شیمیایی کار میروند.

سوپرآلیاژ نیکل از پرمصرفترین مواد این گروه میباشد و حدود 26 تا 86 درصد آن از نیکل ساخته شده است. بیشتر در پمپ ها، دستگاههای کنترل آلودگی، تجهیزات حفاری دریا و .. استفاده میشود.

سوپر آلیاژ کبالت نسبت به آهن و نیکل دارای مقاومت بالاتری در برابر گرما و حرارت میباشد، به همین دلیل مناسب برای پره های توربین است

سوپر آلیاژ تیتانیوم با دارا بودن خواص شیمیایی عالی، استحکام فوق العاده و وزن کم مناسب برای قطعات موتور و بدنه هواپیما میباشد. همچنین بدلیل مقاومت در برابر خوردگی برای محیطهای شیمیایی که در معرض خوردگی هستند مناسب است. این نوع آلیاژ دارای سه نوع ساختار هستند؛

ساختار a. تیتانیوم و آلیاژهای نرم .

ساختار b. آلیاژهای سختتر از a بوده و ماشینکاری آن سختتر است.

ساختار a – b ترکیبی از دو ساختار بالاست و از نظر ماشینکاری مابین این دوگروه است