Accurate Prediction of Residual Stresses in Machining of Inconel 718 Alloy through Crystal Plasticity Modelling

Abstract

Artık gerilmelerin belirlenmesi ve değerlendirilmesi, savunma, havacılık ve otomotiv endüstrilerinde kullanılan bileşenlerin arızalanmasını önlemede çok önemlidir. Bu çalışmanın amacı, Inconel 718'in işlenmesi sırasında oluşan artık gerilmeleri doğru bir şekilde tahmin etmek için bir malzeme modeli sunmaktır. Ortogonal talaşlı imalat testleri, çeşitli kesme ve ilerleme hızlarında gerçekleştirilerek, Inconel 718'in işlenmesinden sonraki artık gerilmeler, X-Ray ışın kırınımı ile karakterize edildi. Bu süper alaşımın mikroyapısal girdilerini ticari olarak temin edilebilen bir sonlu eleman yazılımına (Deform 2D) aktarmak için bir viskoplastik kendi içinde tutarlı kristal plastisite modeli geliştirildi. Ayrıca simülasyonlar klasik Johnson - Cook malzeme modeli ile aynı işleme parametrelerinde yapıldı. Bu çalışmada elde edilen simülasyon ve deneysel sonuçlar, kristal plastisite tabanlı çok ölçekli ve çok ölçekli malzeme modelinin, mevcut modele kıyasla Inconel 718'in işleme kaynaklı kalıntı gerilmelerinin tahmin doğruluğunu önemli ölçüde geliştirdiğini ve yüzey kusurlarını en aza indirmek için kullanılabileceğini göstermiştir. Geliştirilen bu model, kesilmesi zor malzemelerin işlenmesinde yüzey kusurlarını ve üretim denemelerinin maliyetini en aza indirmek için kullanılabilir.