이봐! 니켈 합금의 공급 업체로서, 나는 이러한 재료의 안부를 이해하는 것이 얼마나 중요한지 직접 보았습니다. 우리가 자주 니켈 합금 성분으로 직면하는 가장 중요한 과제 중 하나는 잔류 응력입니다. 따라서 니켈 합금 성분의 잔류 응력 문제와 그 이유가 중요한 이유를 살펴 보겠습니다.
잔류 응력이란 무엇입니까?
잔류 응력은 응력의 원래 원인 (가공, 용접 또는 열처리 등)이 제거 된 후 재료에 남아있는 응력입니다. 그것을 재료 안에 잠겨있는 "남은"스트레스로 생각하십시오. 인장 (재료를 분리) 또는 압축 (재료를 함께 밀어 붙이는) 일 수 있습니다.
니켈 합금 성분에서, 다양한 제조 공정에서 잔류 응력이 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 니켈 합금 부분을 가공 할 때 절단력은 표면에 변형을 일으켜 잔류 응력을 유발할 수 있습니다. 용접은 또 다른 주요 범인입니다. 용접 중 빠른 가열 및 냉각은 열 그라디언트를 생성하여 용접 조인트 내의 내부 응력을 초래합니다.
잔류 응력 문제가 큰 이유는 무엇입니까?
잔류 응력은 니켈 합금 성분의 성능 및 내구성에 중대한 영향을 줄 수 있습니다. 다음은 다음과 같은 주요 문제점입니다.
열분해
인장 잔류 응력은 기존의 균열 개시제로 작용할 수 있습니다. 구성 요소에 외부 하중이 적용되는 경우, 이러한 잔류 응력은 적용된 응력과 결합하여 재료의 골절 인성을 초과 할 수 있습니다. 이로 인해 크래킹이 발생할 수 있으며, 이는 주요 안전 문제, 특히 부품의 실패가 항공 우주 또는 석유 및 가스 산업과 같이 치명적인 결과를 초래할 수있는 응용 분야에서 발생할 수 있습니다.
왜곡
잔류 응력은 시간이 지남에 따라 구성 요소의 왜곡을 유발할 수 있습니다. 내부 응력이 균형을 이루지 않으면 부품이 뒤틀 리거나 구부러 질 수있어 의도 된 어셈블리에 맞추기가 어려워집니다. 이로 인해 왜곡 된 부품의 추가 가공 또는 교체가 필요하기 때문에 제조 비용이 증가 할 수 있습니다.
피로 수명 감소
잔류 응력이 높은 성분은 피로 실패가 발생하기 쉽습니다. 피로는 재료가 반복적 인 하중 및 하역을받을 때 발생합니다. 잔류 응력의 존재는 균열 개시 및 전파 프로세스를 가속화하여 부품이 실패 전에 견딜 수있는 사이클의 수를 줄일 수 있습니다. 이것은 피로 수명이 핵심 성능 매개 변수 인 터빈 블레이드 또는 엔진 구성 요소와 같은 응용 분야에서 중요한 문제입니다.
니켈 합금 성분의 잔류 응력의 일반적인 원인
제조 공정
- 가공: 앞에서 언급했듯이, 절단력과 도구 - 가공 중 공작물 상호 작용은 잔류 응력을 유발할 수 있습니다. 응력의 유형과 크기는 절단 속도, 공급 속도 및 절단 깊이와 같은 요인에 따라 다릅니다. 예를 들어, 고속 가공은 더 많은 열을 생성하여 재료의 열 응력을 유발할 수 있습니다.
- 용접: 용접은 빠른 가열 및 냉각과 관련된 복잡한 공정입니다. 용접 중 재료의 열 팽창 및 수축은 균일 한 온도 분포를 생성하여 잔류 응력을 초래합니다. 가스 텅스텐 아크 용접 (GTAW) 또는 차폐 금속 아크 용접 (SMAW)과 같은 다른 용접 기술은 다른 수준의 잔류 응력을 생성 할 수 있습니다.
- 열처리: 담금질 및 템퍼링과 같은 열 처리 과정은 니켈 합금의 기계적 특성을 향상시키는 데 사용됩니다. 그러나, 담금질 동안의 빠른 냉각은 큰 열 그라디언트를 생성하여 잔류 응력이 높을 수 있습니다.
재료 특성
니켈 합금의 조성 및 미세 구조는 또한 잔류 응력의 생성에 영향을 줄 수 있습니다. 예를 들어, 열 팽창 계수가 높은 합금은 가열 및 냉각 공정에서 열 응력을 경험할 가능성이 높습니다. 또한, 재료의 불순물 또는 불균일성의 존재는 국소 응력 농도를 유발하여 잔류 스트레스에 기여할 수 있습니다.
잔류 응력을 감지하고 측정하는 방법
잔류 응력을 탐지하고 측정하는 것은 니켈 합금 성분의 품질과 신뢰성을 보장하는 데 중요합니다. 이 목적을 위해 사용할 수있는 몇 가지 방법이 있습니다.
비 파괴적인 테스트 (NDT) 방법
- X- 광선 회절 (XRD): XRD는 잔류 응력을 측정하는 데 널리 사용되는 비 파괴적인 방법입니다. 그것은 재료의 결정 격자에 의해 산란 된 x- 광선의 회절 패턴을 분석하여 작동합니다. 격자 간격의 변화를 측정함으로써 잔류 응력을 계산할 수 있습니다. XRD는 성분의 가까운 표면 영역에서 잔류 응력을 측정하는 데 적합한 표면에 민감한 기술입니다.
- 초음파 테스트: 초음파 파를 사용하여 잔류 응력을 감지하고 측정 할 수 있습니다. 재료에서 초음파 파의 속도는 스트레스의 존재에 의해 영향을받습니다. 파동 속도의 변화를 측정함으로써 잔류 응력을 추정 할 수 있습니다. 초음파 테스트는 비교적 빠르고 비 침습적 방법이지만 정확도와 측정 깊이 측면에서 일부 제한 사항이 있습니다.
파괴적인 테스트 방법
- 구멍 - 드릴링 방법: 구멍 - 드릴링 방법은 구성 요소에 작은 구멍을 뚫고 스트레인 게이지를 사용하여 구멍 주위의 잔류 응력의 이완을 측정하는 것입니다. 이 방법은 잔류 응력을 직접 측정하지만 부품의 구멍을 뚫어야하므로 파괴적입니다.
니켈 합금 성분의 잔류 응력을 완화합니다
스트레스 완화 열처리
잔류 응력을 줄이기위한 가장 일반적인 방법 중 하나는 스트레스 릴리프 열처리입니다. 여기에는 재료의 임계 변환 온도 이하의 특정 온도로 구성 요소를 가열하고 특정 기간 동안 유지하는 것이 포함됩니다. 열처리를 통해 재료는 내부 응력을 이완시키고 재분배하여 크기를 줄입니다.
기계적 방법
샷 피닝과 같은 기계적 방법을 사용하여 구성 요소의 표면에 압축 잔류 응력을 도입 할 수 있습니다. 샷 피닝은 작은 구형 입자로 표면을 폭격하는 것을 포함하여 소성 변형을 유발하고 압축 응력을 유발합니다. 이 압축 응력은 인장 잔류 응력에 대항하여 성분의 피로 수명을 향상시킬 수 있습니다.
설계 최적화
적절한 설계는 잔류 응력을 최소화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 날카로운 모서리와 크로스 섹션의 갑작스런 변화를 피하면 스트레스 농도가 줄어 듭니다. 설계에 필레와 반경을 사용하면 응력을보다 고르게 분포시켜 균열 개시 가능성을 줄일 수 있습니다.
Incoloy 합금 925 및 잔류 응력
incoloy 합금 925탁월한 니켈 - 철 - 크롬 합금입니다. 그러나 다른 니켈 합금과 마찬가지로 잔류 응력 문제에 취약합니다. 해외 석유 및 가스 플랫폼 또는 화학 처리 장비와 같은 Incoloy 합금 925가 사용되는 응용 분야에서 잔류 응력 관리에주의를 기울여야합니다.
Incoloy 합금 925 구성 요소, 예 : 단조, 가공 및 용접에 사용되는 제조 공정은 잔류 응력을 유발할 수 있습니다. 따라서, 적절한 제조 관행과 사후 처리 처리를 따르고, 성능의 성능 및 내구성에 대한 잔류 응력의 영향을 최소화하는 것이 중요합니다.
결론
잔류 응력은 니켈 합금 성분의 중요한 문제이며, 균열, 왜곡 및 피로 수명 감소 가능성이 있습니다. 니켈 합금 공급 업체로서 우리는 제품의 품질과 신뢰성을 보장하기 위해 잔류 응력 관리의 중요성을 이해합니다. 일반적인 원인, 탐지 방법 및 완화 전략을 인식함으로써 고객이 잔여 스트레스 관련 문제의 비용이 많이 드는 결과를 피할 수 있도록 도와줍니다.
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참조
- ASM 핸드북, 11 권 : 실패 분석 및 예방
- Y. Murakawa의 "용접 구조의 잔류 응력"
- J. Paulo Davim의 "니켈 가공 - 기반 합금 : 검토"
