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《718镍基超合amp;#63754;径向锻造成型模拟分析与探讨》.pdf
工程科技與教育學刊 第五卷 第四期 民國九十七年十二月 第 530~544 頁
718 鎳基超合金徑向鍛造成型模擬分析與探討
蘇育德、黃世疇
國立高雄應用科技大學 機械工程系
E-mail : der@.tw
摘 要
本文藉由有限元素軟體 DEFORM-3D 模擬 718 鎳基合金之鍛造相關參數,同時與四面徑向鍛造機所搭配
之模擬軟體 BAR FORGE 比對鍛造道次模擬結果之差異性,並以四面徑向鍛造機實際鍛打成形,再與有限元
素軟體 DEFORM-3D 及鍛造模擬軟體 BAR FORGE 進行比對與探討,進而建立開發新材料製程之機制。
文中進行高溫壓縮實驗以獲得 718 鎳基合金鍛造成型所需之參數:壓縮率、應力、應變等,並將這些參
數由 DEFORM-3D 有限元素軟體及鍛造模擬軟體 BAR FORGE 進行模擬後實際執行鍛造,由鍛件試片金相檢
驗結果得知晶粒度號數與 DEFORM-3D 模擬之等效應變結果是相符的,由設備鍛造力量顯示與 BAR FORGE
及 DEFORM-3D 模擬結果是相符的。
關鍵詞:DEFORM-3D 、BAR FORGE 、徑向鍛造、鎳基超合金
1. 前 言
隨著科技日益更新,新鋼種及材料正不斷的推陳出新出如鈦合金及鎳基合金等,相關鍛造製程技術已無法
滿足需求。本文所研究的 718 鎳基超合金運用於航太、石化、能源業等,因製程技術門檻高,各家特鋼廠在技
術上無不力求突破[1] 。
新產品研發及市場通路保有,是時下科技公司存活的兩大主因,新產品開發則有賴於研發團隊的研發能
力,前瞻性材料的研發,材料理論基礎及材料研究方法,才可降低研發成本減少失敗的機率,本文以奧地利
GFM SX-40 四面精鍛機進行開發,在基本鍛機設備條件限制下進行研究探討,藉由有限元素軟體 DEFORM-3D
模擬 718 鎳基合金之鍛造相關參數包含加熱製程,鍛造成形,並與鍛造機模擬軟體 BAR FORGE 比對模擬差異
性,以四面徑向鍛造機實際鍛打成形,針對鍛造結果及鍛造比與金相晶粒度之相關性進行分析,藉由此模式建
立開發新材料製程之機制,建立四面精鍛機鍛造製程之有限元素分析模式[2] 。
2. 理 論
2.1 718 鎳基合金之特性
INCONEL 718 鎳基合金(高性能合金)與一般不鏽鋼,低合金鋼等其最大不同在於 718 鎳基合金主元素
是鎳,高達 50wt%左右,因此稱為鎳基超合金,其特性如下 :
(1) 高溫度 600~800℃時強度跟常溫差不多
(2) 鍛造溫度範圍 850~1140℃
(3) 需要很大的出力才能成形(硬)
(4) 對溫度很敏感,低於 850℃,可能無法鍛打,或鍛打了材料會裂。
其物理特性如表 1 所示,成份規格如表 2 所示[3] 。
©2007 National Kaohsiung University of Applied Sciences, ISSN 1813-3851
718 鎳基超合金徑向鍛造成型模擬分析與探討 531
表 1 718 鎳基合金的物理性質[ 3]
Density : 8.19 g/cm³
Melting Point/Range: 1260~1336℃
Incipient melting Point/Range: 1200 ~1250℃
Specific Heat:
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