《718镍基超合#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: