ASTM A709-50W Corten Hava Şartlarına Dayanıklı Çelik Boru

Ocak 16, 2026

WP304 Paslanmaz Çelik Dirseklerin Sıcak Bükme Şekillendirme Analizi

Sıcak İtmeli Bükme Şekillendirme Sırasında WP304 Paslanmaz Çelik Dirseklerin İç Duvar Çatlamasının Neden Analizi

soyut: WP304 paslanmaz çelik, yaygın olarak kullanılan östenitik paslanmaz çelik malzeme olarak, Petrokimyanın dirsek bileşenlerinde yaygın olarak uygulanır, havacılık, ve deniz mühendisliği alanları mükemmel olması nedeniyle korozyon direnç, Mekanik Özellikler, ve yüksek sıcaklık stabilitesi. Sıcak itmeli bükme şekillendirme, paslanmaz çelik dirsekler için ana üretim prosesidir, yüksek üretim verimliliğine sahip, iyi şekillendirme kalitesi, ve karmaşık şekillere güçlü uyum sağlama. ancak, WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında sıklıkla iç duvar çatlaması meydana gelir, ürün yeterlilik oranını ciddi şekilde etkileyen, üretim maliyetlerini artırır, ve hatta dirseklerin daha sonraki bakımı için potansiyel güvenlik tehlikeleri oluşturur. Bu teknik sorunu çözmek için, Bu makale, WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesi sırasında iç duvar çatlamasının nedenleri üzerine derinlemesine bir çalışma yürütmektedir..

İlk önce, makale WP304 paslanmaz çeliğin malzeme özelliklerini detaylandırıyor, kimyasal bileşimi dahil, mikroyapı, ve yüksek sıcaklıklarda mekanik özellikler, çatlama mekanizmasını analiz etmek için teorik bir temel oluşturmak. ikinci olarak, sıcak itme bükme şekillendirme prosesinin temel prensibini ve temel proses parametrelerini tanıtır, ve şekillendirme işlemi sırasında dirseğin gerilim-gerinim dağılım yasasını açıklığa kavuşturur, özellikle iç duvardaki stres yoğunlaşması olgusu. Sonra, literatür araştırmasının bir kombinasyonu yoluyla, deneysel analiz, ve sonlu elemanlar simülasyonu, İç duvar çatlamalarının ana nedenleri sistematik olarak analiz edilir, maddi faktörler dahil (kapanımlar gibi, tane boyutu, ve artık stres), süreç faktörleri (sıcaklık oluşturma gibi, itme hızı, kalıp tasarımı, ve ısıtma homojenliği), ve çevresel faktörler (Oksidasyon ve dekarburizasyon gibi). En sonunda, Çatlama nedenlerine dayalı olarak ilgili önleyici ve kontrol tedbirleri önerilmektedir., malzemenin kimyasal bileşimini optimize etmek gibi, Isıl işlem prosesinin iyileştirilmesi, Sıcak itmeli bükme işlemi parametrelerinin optimize edilmesi, ve kalıp yapısının iyileştirilmesi.

Araştırma sonuçları, sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlamasının birçok faktörün kapsamlı bir sonucu olduğunu göstermektedir.. Aralarında, şekillendirme sıcaklığı ve itme hızının mantıksız eşleşmesi, boşluğun dengesiz ısınması, mantıksız kalıp yapısı iç duvarda aşırı stres yoğunlaşmasına neden olur, ve malzemede zararlı kalıntıların varlığı çatlamaya neden olan temel faktörlerdir.. Bu yazıda önerilen önleyici tedbirler, iç duvarda çatlama oluşumunu etkili bir şekilde azaltabilir, WP304 paslanmaz çelik dirseklerin ürün yeterlilik oranını artırın, ve işletmelerin istikrarlı ve verimli üretimi için teknik destek sağlamak. Bu çalışma, WP304 paslanmaz çelik dirseklerin imalat seviyesinin iyileştirilmesi ve mühendislik ekipmanlarının güvenli çalışmasının sağlanması için önemli teorik öneme ve pratik uygulama değerine sahiptir..

Anahtar kelimeler: WP304 paslanmaz çelik; dirsek; sıcak itme bükme şekillendirme; iç duvar çatlaması; neden analizi; önleyici tedbirler

1. giriiş

1.1 Araştırmanın Arka Planı ve Önemi

Son yıllarda, Küresel petrokimya sektörünün hızla gelişmesiyle birlikte, nükleer güç, havacılık, ve deniz mühendisliği endüstrileri, yüksek performans talebi boru hattı bileşenler artıyor. Boru hattı sistemlerinde önemli bir bağlantı bileşeni olarak, dirsekler sıvı akışının yönünü değiştirmede ve boru hattının düzgün çalışmasını sağlamada çok önemli bir rol oynar. WP304 paslanmaz çelik, Cr-Ni alaşım sistemine sahip östenitik bir paslanmaz çeliktir, mükemmel korozyon direncine sahip olan (özellikle atmosfere karşı, Su, ve kimyasal medya), iyi yüksek sıcaklık dayanımı ve tokluk, ve mükemmel şekillendirilebilirlik ve kaynaklanabilirlik. bu nedenle, WP304 paslanmaz çelik dirsekler, zorlu çalışma ortamlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Yüksek sıcaklık, yüksek basınç, ve güçlü korozyon.

Sıcak itmeli bükme şekillendirme, paslanmaz çelik dirsek üretimi için olgun ve verimli bir süreçtir. Damgalama şekillendirme ve dövme şekillendirme gibi diğer şekillendirme işlemleriyle karşılaştırıldığında, sıcak itme bükme şekillendirmenin basit işlem akışı avantajları vardır, yüksek üretim verimliliği, düşük kalıp maliyeti, ve oluşan dirsek duvar kalınlığının iyi bir homojenliği. Özellikle farklı çap ve bükme yarıçaplarına sahip dirseklerin seri üretimi için uygundur.. ancak, fiili üretim sürecinde, Sıcak işlem sırasında malzemenin karmaşık fiziksel ve kimyasal değişimleri ve gerilim-gerinim durumları nedeniyle, Oluşan dirseklerde çeşitli kusurların oluşması muhtemeldir, Bunların arasında iç duvar çatlaması en yaygın ve zararlı kusurlardan biridir.

WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlaması sadece mekanik özellikleri azaltmakla kalmayacaktır (güç gibi, tokluk, ve yorulma direnci) dirseklerin dışında aynı zamanda aşındırıcı ortamın sızması için kanallar sağlar, dirseklerin korozyon arızasını hızlandırır. Ağır vakalarda, boru hattı sızıntısına bile yol açabilir, Büyük güvenlik kazalarına ve ekonomik kayıplara neden olan. Örneğin, bir petrokimya tesisinde 2022, Servis sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseğin çatlaması nedeniyle boru hattı sızıntısı kazası meydana geldi, toksik ve zararlı medyanın sızmasına neden olur, bu sadece 1000'den fazla doğrudan ekonomik kayıplara yol açmakla kalmadı 5 milyon yuan ama aynı zamanda çevre ve personel güvenliği için de ciddi bir tehdit oluşturuyordu. Daha sonraki araştırmalar, dirsek çatlamasının temel nedeninin, sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında iç duvarda oluşan mikro çatlakların varlığı olduğunu buldu., Uzun vadeli hizmet stresi ve aşındırıcı medyanın etkisi altında giderek genişleyen.

bu nedenle, Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlamasının nedenleri üzerine derinlemesine araştırma yapılması, ve hedefe yönelik önleyici tedbirlerin önerilmesi, dirseklerin ürün kalitesinin iyileştirilmesinde büyük pratik öneme sahiptir, Üretim maliyetlerini azaltmak, Boru hattı sistemlerinin güvenli çalışmasının sağlanması, ve ilgili endüstrilerin sağlıklı gelişimini teşvik etmek. Aynı zamanda, bu araştırma aynı zamanda östenitik paslanmaz çeliğin sıcak işlenmesine ilişkin teorik sistemi de zenginleştirebilir, Diğer benzer sıcak şekillendirme proseslerindeki çatlama problemlerinin incelenmesi için bir referans sağlanması.

1.2 Yurt İçi ve Yurt Dışı Araştırma Durumu

Şu anda, Yurt içi ve yurt dışında birçok bilim adamı, paslanmaz çelik dirseklerin sıcak şekillendirme prosesi ve hata kontrolü üzerine ilgili araştırmalar yürütmüştür.. Sıcak itme bükme şekillendirme prosesi ile ilgili olarak, yabancı akademisyenler şekillendirme mekanizması ve süreç parametre optimizasyonu üzerine derinlemesine çalışmalar yürüttüler. Örneğin, Smith ve diğerleri. (2020) östenitik paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirme sürecini simüle etmek için sonlu elemanlar simülasyon yazılımı kullanıldı, şekillendirme sırasında dirseğin gerilim-gerinim dağılım yasasını analiz etti, ve dirseğin iç duvarının basınç stresine, dış duvarının ise çekme stresine maruz kaldığını buldu., ve stres konsantrasyonu en çok dirseğin iç yayında belirgindi. Ayrıca şekillendirme sıcaklığının ve itme hızının şekillendirme kalitesi üzerindeki etkisini de incelediler., ve östenitik paslanmaz çelik için en uygun şekillendirme sıcaklığı aralığının 1050°C-1150°C olduğunu öne sürdü..

Yerli akademisyenler ayrıca paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme işlemine ilişkin araştırmalarında dikkate değer başarılar elde ettiler.. Li ve diğerleri. (2021) Isıtma yöntemlerinin WP304 paslanmaz çelik dirseklerin şekillendirme kalitesi üzerindeki etkisi araştırıldı. Sonuçlar eşit olmayan ısıtmanın iş parçasının eşit olmayan sıcaklık dağılımına yol açacağını gösterdi, şekillendirme sırasında eşit olmayan gerilim-gerilmelere neden olur, bu da iç duvar çatlamasının önemli bir nedeniydi. Wang ve diğerleri. (2023) Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çeliğin mikroyapı gelişimini analiz etti, ve yüksek sıcaklıklarda malzemede tane büyümesi ve yeniden kristalleşmenin meydana geldiğini buldu, ve tane büyüklüğünün malzemenin şekillendirilebilirliği üzerinde önemli bir etkisi vardı. Aşırı iri taneler malzemenin dayanıklılığını azaltır, şekillendirme sırasında çatlamaya yatkın hale getirir.

Paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlama nedenleri açısından, akademisyenler farklı görüşler ortaya koymuşlardır. Bazı akademisyenler maddi faktörlerin ana nedenler olduğuna inanıyor, zararlı kalıntıların varlığı gibi (oksitler gibi, sülfürler) malzemede, çatlakların kaynağı olacak ve stres oluşturma etkisi altında çatlamaya yol açacak. Diğer akademisyenler süreç faktörlerinin daha kritik olduğuna inanıyor, mantıksız süreç parametreleri gibi (çok yüksek veya çok düşük şekillendirme sıcaklığı, çok hızlı itme hızı), mantıksız kalıp tasarımı (çok küçük bükülme yarıçapı, kalıbın zayıf yüzey kalitesi), vb., bu da dirseğin iç duvarında aşırı stres konsantrasyonuna yol açacaktır, çatlamayla sonuçlanan. Ek olarak, bazı bilim adamları ayrıca çevresel faktörlerin çatlama üzerindeki etkisini de incelediler., yüksek sıcaklıklarda malzeme yüzeyinin oksidasyonu ve dekarbürizasyonu gibi, malzemenin yüzey kalitesini ve mekanik özelliklerini azaltacaktır, çatlamaya yatkın hale getiriyor.

Her ne kadar mevcut çalışmalar paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesi ve iç duvar çatlaması konusundaki araştırmalarda bir miktar ilerleme kaydetmiş olsa da, hala bazı eksiklikler var. Örneğin, çoğu çalışma çatlamaya neden olan tek bir faktöre odaklanıyor, ve birden fazla faktörün kapsamlı etkisine ilişkin sistematik ve kapsamlı bir analiz eksikliği var. Ek olarak, Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çeliğin çatlama mekanizması üzerine yapılan araştırma yeterince derin değil, ve önerilen hedefe yönelik önleyici tedbirlerin yeterince kapsamlı olmaması. bu nedenle, bu konu hakkında daha detaylı araştırmaların yapılması gerekmektedir.

1.3 Araştırmanın Amaçları ve Kapsamı

Bu makalenin ana amaçları aşağıdaki gibidir: (1) WP304 paslanmaz çeliğin malzeme özelliklerini açıklamak, özellikle yüksek sıcaklıklarda mekanik özellikler ve mikro yapı gelişimi, ve çatlama mekanizmasını analiz etmek için teorik bir temel oluşturur. (2) WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirme işleminin temel prensibine ve şekillendirme sırasında gerilim-gerinim dağılım kanununa hakim olmak. (3) Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlamasının ana nedenlerini sistematik olarak analiz etmek, maddi faktörler dahil, süreç faktörleri, ve çevresel faktörler. (4) Çatlama nedenlerine dayalı olarak hedefe yönelik önleyici ve kontrol önlemleri önermek, iç duvar çatlamalarının oluşumunu azaltmak için.

Bu makalenin araştırma kapsamı WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesi sırasında iç duvar çatlaması problemi ile sınırlıdır.. Araştırma içeriği WP304 paslanmaz çeliğin malzeme özelliklerini içermektedir., sıcak itme bükme şekillendirme proses parametreleri, kalıp yapısı, oluşumu sırasında çevresel faktörler, vb. Araştırma yöntemleri literatür araştırmasını içerir, deneysel analiz (metalografik analiz gibi, mekanik özellik testi, ve kırılma analizi), ve sonlu elemanlar simülasyonu.

1.4 Tezin Yapısı

Bu makale altı bölüme ayrılmıştır, ve spesifik yapı aşağıdaki gibidir: bölüm 1 tanıtım mı, WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesi sırasında iç duvar çatlamasının araştırma arka planı ve önemi üzerinde durmaktadır., yurtiçi ve yurtdışındaki araştırma durumunu özetler, Araştırma hedeflerini ve kapsamını netleştirir, ve tezin yapısını tanıtır. bölüm 2 WP304 paslanmaz çeliğin malzeme özelliklerini tanıtıyor, Kimyasal bileşim dahil, mikroyapı, ve yüksek sıcaklıkta mekanik özellikler. bölüm 3 WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirme işleminin temel prensibini açıklıyor, şekillendirme sırasında gerilim-gerinim dağılımını analiz eder, ve temel süreç parametrelerini tanıtır. bölüm 4 iç duvar çatlamasının ana nedenlerini sistematik olarak analiz eder, maddi faktörler dahil, süreç faktörleri, ve çevresel faktörler, deneysel analiz ve sonlu eleman simülasyonu yoluyla. bölüm 5 Çatlama nedenlerine dayalı olarak iç duvar çatlamalarına yönelik önleyici ve kontrol tedbirleri önerir.. bölüm 6 sonuç ve olasılık, Makalenin ana araştırma sonuçlarını özetleyen, Araştırmanın eksikliklerine dikkat çekiyor, ve gelecekteki araştırma yönünü sabırsızlıkla bekliyorum.

2. WP304 Paslanmaz Çelik Malzeme Özellikleri

WP304 paslanmaz çeliğin malzeme özellikleri, sıcak itme bükme şekillendirme sırasında şekillendirilebilirliğini ve çatlama kusurlarının oluşmasını doğrudan etkiler.. bu nedenle, kimyasal bileşiminin derinlemesine bir analizinin yapılması gereklidir, mikroyapı, ve yüksek sıcaklıkta mekanik özellikler.

2.1 Kimyasal bileşimi

WP304 paslanmaz çelik tipik bir östenitik paslanmaz çeliktir, ve kimyasal bileşimi ilgili standartlarla sıkı bir şekilde düzenlenmektedir. (ASTM A403/A403M gibi). Ana kimyasal bileşim (kütle kesri, %) Tabloda gösterilmektedir 1.

eleman	C	Si	MN	P	S	CR	Ni	n	Fe
İçerik	≤0.08	≤1.00	≤2.00	≤0.045	≤0.030	18.00-20.00	8.00-12.00	≤0.10	top.

WP304 paslanmaz çeliğin kimyasal bileşimi aşağıdaki özelliklere sahiptir:: (1) Krom (CR) ana alaşım elementidir, malzemenin yüzeyinde yoğun bir krom oksit filmi oluşturabilen, malzemenin korozyon direncini arttırmak. Cr'un kütle oranı aşağıdakiler arasında kontrol edilir: 18.00% ve 20.00%, istikrarlı bir pasif filmin oluşumunu sağlayabilen. (2) Nikel (Ni) östenitleştirici bir elementtir, malzemenin östenitik yapısını oda sıcaklığında ve düşük sıcaklıkta stabilize edebilen, Malzemenin tokluğunu ve şekillendirilebilirliğini arttırmak. Ni'nin kütle oranı arasındadır. 8.00% ve 12.00%, malzemenin tek bir ostenitik yapıya sahip olmasını sağlayabilir. (3) Karbon (C) malzemenin gücünü artırabilir, ancak aşırı C, Cr ile birleşerek krom karbürleri oluşturacaktır. (Cr₂₃C₆ gibi), katı çözeltideki Cr içeriğini azaltacak, Taneler arası korozyona yol açan. bu nedenle, C içeriği kesinlikle ≤%0,08 ile sınırlıdır. (4) Fosfor (P) ve kükürt (S) zararlı yabancı maddelerdir, malzemenin tokluğunu ve şekillendirilebilirliğini azaltacak, İşleme sırasında çatlamaya eğilimli hale getirmek. bu nedenle, içerikleri sıkı bir şekilde kontrol edilmektedir.

Kimyasal bileşimin makul şekilde eşleştirilmesi, WP304 paslanmaz çeliğin mükemmel kapsamlı özelliklere sahip olmasını sağlar. ancak, kimyasal bileşimin standart gerekliliklerden sapması durumunda (çok yüksek C içeriği gibi, çok düşük Cr veya Ni içeriği), malzemenin mikro yapısını ve mekanik özelliklerini etkileyecektir, Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında şekillendirilebilirliğini azaltır ve çatlama riskini artırır.

2.2 Mikroyapı

WP304 paslanmaz çeliğin oda sıcaklığındaki mikro yapısı tek bir östenitik yapıdır, bu yüz merkezli bir kübiktir (FCC) İyi süneklik ve şekillendirilebilirliğe sahip yapı. Östenitik taneler eş eksenlidir, ve tane büyüklüğü genellikle arasındadır 5 ve 8 Notlar (ASTM E112 standardına göre).

Sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında, WP304 paslanmaz çelik yüksek sıcaklığa ısıtılır (genellikle 1000°C'nin üzerinde), ve mikro yapı bir dizi değişikliğe uğrayacak, tane büyümesi ve yeniden kristalleşme gibi. Yeniden kristalleşme, deforme olmuş tanelerin çekirdeklenmesi ve büyümesiyle yeni eş eksenli tanelerin oluştuğu bir süreçtir., önceki deformasyonun neden olduğu iş sertleşmesini ortadan kaldırabilir, malzemenin sünekliğini arttırmak, ve şekillendirme sürecine faydalıdır. ancak, ısıtma sıcaklığı çok yüksekse veya bekletme süresi çok uzunsa, aşırı tane büyümesi meydana gelecektir. Aşırı iri taneler malzemenin tokluğunu ve mukavemetini azaltacaktır, şekillendirme sırasında çatlamaya yatkın hale getirir. Örneğin, Isıtma sıcaklığı 1200°C'yi aştığında, WP304 paslanmaz çeliğin tane boyutu önemli ölçüde artacaktır, ve süneklik daha fazla azalacaktır 30% 1100°C'dekiyle karşılaştırıldığında.

Ek olarak, WP304 paslanmaz çeliğin mikro yapısında zararlı kalıntıların varlığı da malzemenin şekillendirilebilirliğini etkileyen önemli bir faktördür. Yaygın kapanımlar arasında oksitler bulunur (Al₂O₃ gibi, SiO₂), sülfürler (MNS gibi), ve karbürler. Bu kapanımların matrisle uyumu zayıftır, ve şekillendirme işlemi sırasında bunların etrafında stres yoğunlaşması meydana gelebilir, çatlakların kaynağı haline gelecek ve çatlakların başlamasına ve yayılmasına yol açacak.

2.3 Yüksek Sıcaklık Mekanik Özellikleri

WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesi yüksek sıcaklıklarda gerçekleştirilir, yani malzemenin yüksek sıcaklıktaki mekanik özellikleri (yüksek sıcaklık dayanımı gibi, süneklik, ve sürünme direnci) şekillendirme kalitesi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. WP304 paslanmaz çeliğin yüksek sıcaklık mekanik özellikleri sıcaklıkla yakından ilgilidir.. Sıcaklığın artmasıyla, malzemenin gücü azalır, ve süneklik önce artar sonra azalır.

Tablo 2 WP304 paslanmaz çeliğin farklı sıcaklıklardaki tipik yüksek sıcaklık mekanik özelliklerini gösterir.

Sıcaklık (℃)	Verim gücü (σₛ, MPa)	Çekme dayanımı (σᵦ, MPa)	Kopma uzaması (D, %)	Alanın azaltılması (ψ, %)
20	205	515	40	60
600	140	380	45	65
800	95	250	55	75
1000	45	120	65	85
1100	30	80	70	90
1200	20	50	60	80

Bu tablodan görülebileceği 2 sıcaklık 1000°C ila 1100°C arasında olduğunda, WP304 paslanmaz çelik en iyi sünekliğe sahiptir (kadar uzama 65%-70% ve alanın azaltılması 85%-90%), sıcak itme bükme şekillendirme için en uygun sıcaklık aralığı hangisidir. Sıcaklık 1000°C'nin altına düştüğünde, malzemenin mukavemeti daha yüksektir, ancak süneklik nispeten zayıftır, ve malzeme, plastik deformasyon kapasitesinin yetersiz olması nedeniyle şekillendirme sırasında gevrek çatlamaya eğilimlidir. Sıcaklık 1100°C'den yüksek olduğunda, malzemenin mukavemeti daha da azalmasına rağmen, süneklik azalmaya başlar, ve aşırı tane büyümesi meydana gelecektir, bu da malzemenin dayanıklılığını azaltacak ve çatlama riskini artıracaktır. Ek olarak, yüksek sıcaklıklarda, WP304 paslanmaz çelik, uzun süreli stres etkisi altında sürünme deformasyonuna eğilimlidir, bu aynı zamanda dirseğin şekillendirme doğruluğunu ve kalitesini de etkileyecektir.

3. WP304 Paslanmaz Çelik Dirseklerin Sıcak İtmeli Bükme Şekillendirme Süreci

Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlamasının nedenlerini analiz etmek, Öncelikle sıcak itmeli bükme şekillendirme işleminin temel prensibine hakim olmak gerekir, şekillendirme sırasında gerilim-gerinim dağılım yasası, ve temel süreç parametreleri.

3.1 Sıcak İtmeli Bükme Şekillendirmenin Temel Prensibi

Sıcak itme bükme şekillendirme, paslanmaz çelik boru ham parçasının uygun bir sıcaklığa ısıtıldığı bir işlemdir, ve itme cihazının itme kuvvetinin etkisi altında, boş boru kalıp boyunca itilir (mandrel ve öl) belirli bir bükülme yarıçapı ve açısına sahip bir dirsek oluşturmak. Sıcak itmeli bükme şekillendirme ekipmanının ana bileşenleri bir ısıtma cihazını içerir, bir itme cihazı, bir kalıp (mandrel ve öl), ve bir kontrol sistemi.

Şekillendirme süreci genel olarak aşağıdaki adımlara ayrılır: (1) Boş hazırlık: WP304 paslanmaz çelik boruyu, dirseğin boyut gereksinimlerine göre belirli bir uzunlukta bir boru boşluğuna kesin. (2) Isıtma: Boş boruyu ısıtma cihazıyla önceden ayarlanmış şekillendirme sıcaklığına ısıtın (indüksiyonlu ısıtıcı veya rezistanslı ısıtıcı gibi), ve iş parçasının eşit sıcaklık dağılımını sağlamak için belirli bir süre sıcak tutun. (3) Bükme şekillendirmeyi itin: İtme cihazını başlatın, ve itme kafası, ileri doğru hareket etmek için ısıtılmış boru boşluğunu iter. Kalıbın kısıtlaması altında, boru boşluğu yavaş yavaş bükülür ve bir dirsek haline getirilir. (4) Soğutma ve düzeltme: Şekillendirme tamamlandıktan sonra, dirseği çıkarın ve oda sıcaklığına soğutun (hava soğutma veya su soğutma). Sonra, Boyut gereksinimlerini karşılamak için dirseğin iki ucunu kesin.

Sıcak itme bükme şekillendirme işleminin özü, itme kuvveti ve kalıp kısıtlamasının birleşik etkisi altında boş borunun plastik deformasyonunu gerçekleştirmektir.. şekillendirme işlemi sırasında, boş boru karmaşık üç boyutlu plastik deformasyona uğrar, ve gerilim-gerinim dağılımı son derece dengesizdir, özellikle dirseğin iç ve dış duvarlarında.

3.2 Şekillendirme Sırasında Gerilme-Gerilme Dağılımı

WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesi sırasında, boş borunun gerilim-gerinim dağılımı, kalıbın kısıtlaması ve eşit olmayan sıcaklık dağılımı nedeniyle çok karmaşıktır. Örnek olarak 90° dirseği ele alalım, şekillendirme sırasındaki gerilim-gerinim dağılımı aşağıdaki özelliklere sahiptir:

(1) Gerilme dağılımı: Dirseğin dış duvarı çekme gerilimine maruz kalır, ve iç duvar basınç gerilimine maruz kalır. Maksimum çekme gerilimi dirseğin dış yayında bulunur, ve maksimum basınç gerilimi dirseğin iç yayında bulunur. Ek olarak, mandrel kısıtlaması nedeniyle, dirseğin iç duvarı da sürtünme gerilimine maruz kalır, bu da iç duvardaki stres konsantrasyonunu daha da artırır. İç duvardaki gerilim yoğunlaşması, iç duvar çatlamalarının oluşmasının ana nedenidir..

(2) Gerinim dağılımı: Dirseğin dış duvarı çekme gerilimine maruz kalır, bu da duvar kalınlığının incelmesine yol açar; iç duvar basınç gerilimine maruz kalır, bu da duvar kalınlığının kalınlaşmasına yol açar. Maksimum gerinim dirseğin iç ve dış yaylarında bulunur. Düzensiz gerinim dağılımı, oluşturulan dirseğin eşit olmayan duvar kalınlığına yol açacaktır. Gerilim çok büyükse, malzemenin plastik deformasyon kapasitesini aşacaktır, çatlamaya yol açan.

Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında gerilim-gerinim dağılımını daha da netleştirmek için, sonlu eleman simülasyonu ABAQUS sonlu eleman simülasyon yazılımı kullanılarak gerçekleştirildi. Simülasyon parametreleri aşağıdaki gibidir: boru boş boyutu: φ108×6mm; bükülme yarıçapı: 1.5D (D, boş borunun dış çapıdır); sıcaklık oluşturma: 1100℃; itme hızı: 5mm/s. Gerilme ve gerinim dağılımının simülasyon sonuçları Şekillerde gösterilmektedir 1 ve 2 (Not: Bu metinde şekiller çıkarılmıştır, ve gerçek araştırmalar deneysel rakamlarla desteklenmelidir).

Simülasyon sonuçları, dirseğin iç duvarındaki maksimum eşdeğer gerilimin 120MPa olduğunu göstermektedir., bu, 1100 ° C'de WP304 paslanmaz çeliğin akma dayanımından daha yüksektir (30MPa), iç duvar malzemesinin plastik deformasyona uğradığını belirten. İç duvardaki maksimum eşdeğer gerinim 0.8, malzemenin plastik deformasyon aralığı dahilinde olan (WP304 paslanmaz çeliğin 1100°C'de maksimum uzaması 70%, yaklaşık eşdeğer gerilime karşılık gelir 1.2). ancak, süreç parametreleri makul değilse (çok düşük şekillendirme sıcaklığı gibi, çok hızlı itme hızı), iç duvardaki eşdeğer gerilim ve gerinim malzemenin taşıma kapasitesini aşacaktır, çatlamaya yol açan.

3.3 Anahtar işlem parametreleri

WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesinin temel proses parametreleri, şekillendirme sıcaklığını içerir, itme hızı, bükülme yarıçapı, ısıtma yöntemi, ve kalıp parametreleri. Bu parametrelerin dirseğin şekillendirme kalitesi üzerinde önemli bir etkisi vardır., ve mantıksız parametre eşleşmesi, iç duvarda çatlama gibi çeşitli kusurlara yol açacaktır..

3.3.1 Şekillendirme Sıcaklığı

Sıcak itme bükme şekillendirme prosesinde şekillendirme sıcaklığı en önemli proses parametresidir. Daha önce de belirtildiği gibi, WP304 paslanmaz çelik, 1000°C -1100°C'de en iyi sünekliğe sahiptir., optimal şekillendirme sıcaklığı aralığı hangisidir. Şekillendirme sıcaklığı çok düşükse (1000°C'nin altında), malzemenin sünekliği zayıf, plastik deformasyon kapasitesi yetersiz, ve malzeme, stres oluşturma etkisi altında kırılgan çatlamaya eğilimlidir. Şekillendirme sıcaklığı çok yüksekse (1100°C'nin üzerinde), malzeme aşırı tane büyümesine maruz kalacak, dayanıklılık azalacak, ve malzeme sünek çatlamaya eğilimlidir. Ek olarak, çok yüksek sıcaklık aynı zamanda malzeme yüzeyinin oksidasyonunu ve dekarbürizasyonunu da artıracaktır, dirseğin yüzey kalitesinin azaltılması.

3.3.2 İtme Hızı

İtme hızı, şekillendirme kalitesini etkileyen bir diğer önemli proses parametresidir.. İtme hızı, şekillendirme sırasında malzemenin deformasyon oranını belirler.. İtme hızı çok hızlıysa, malzemenin deformasyon oranı çok yüksek, ve malzemenin plastik deformasyonu ve yeniden kristalleşmeyi tamamlamak için yeterli zamanı yok, iç duvarda aşırı stres konsantrasyonuna yol açar, çatlamaya eğilimli olan. İtme hızı çok yavaşsa, üretim verimliliği düşüktür, ve malzeme yüksek sıcaklıklarda çok uzun süre ısıtılır, aşırı tanecik büyümesine ve dirseğin mekanik özelliklerinin azalmasına neden olur. WP304 paslanmaz çelik dirsekler için optimum itme hızı genellikle 3-8 mm/sn'dir., şekillendirme sıcaklığına ve dirseğin boyutuna göre ayarlanması gereken.

3.3.3 Bükülme yarıçapı

Bükülme yarıçapı, şekillendirme sırasında dirseğin gerilim-gerinim dağılımını etkileyen önemli bir parametredir. Bükülme yarıçapı ne kadar küçük olursa, dirseğin eğriliği ne kadar büyük olursa, ve iç ve dış duvarlardaki gerilim yoğunlaşması ne kadar ciddi olursa. Bükülme yarıçapı çok küçük olduğunda (1,5D'den az), dirseğin iç duvarındaki stres malzemenin taşıma kapasitesini aşacaktır, çatlamaya yol açan. bu nedenle, fiili üretim sürecinde, WP304 paslanmaz çelik dirseklerin bükülme yarıçapı genellikle 1,5D'den az değildir. Daha küçük bükülme yarıçapına sahip dirsekler için, özel süreç önlemleri (şekillendirme sıcaklığının arttırılması gibi, itme hızını azaltmak, ve kalıp yapısının optimize edilmesi) Stres konsantrasyonunu azaltmak için alınması gereken.

3.3.4 Isıtma Yöntemi ve Tekdüzelik

Isıtma yöntemi ve ısıtma homojenliği boru boşluğunun sıcaklık dağılımı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.. Yaygın ısıtma yöntemleri arasında indüksiyonlu ısıtma ve dirençli ısıtma bulunur. İndüksiyonla ısıtma, hızlı ısıtma hızı ve düzgün ısıtma avantajlarına sahiptir, paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesinde yaygın olarak kullanılır. Dirençli ısıtma, basit ekipman ve düşük maliyet avantajlarına sahiptir, ancak ısıtma hızı yavaş ve ısıtma homojenliği zayıf.

Düzensiz ısıtma, boru boşluğunun eşit olmayan sıcaklık dağılımına yol açacaktır. Daha yüksek sıcaklıktaki parça daha iyi sünekliğe ve daha küçük deformasyon direncine sahiptir, Daha düşük sıcaklıktaki parça daha zayıf sünekliğe ve daha büyük deformasyon direncine sahipken. Bu, şekillendirme sırasında eşit olmayan gerilim-gerilmelere yol açacaktır, düşük sıcaklıktaki parçada gerilim yoğunlaşmasına neden olur, çatlamaya eğilimli olan. bu nedenle, Borunun eşit şekilde ısıtılmasının sağlanması, iç duvarın çatlamasını önlemek için önemli bir önlemdir.

3.3.5 Kalıp Parametreleri

Kalıp parametreleri (kalıbın yüzey kalitesi gibi, mandrel ile boş boru arasındaki boşluk, ve kalıbın şekli) ayrıca dirseğin şekillendirme kalitesini de etkiler. Kalıbın yüzeyi pürüzsüz ve kusursuz olmalıdır. Kalıbın yüzeyi pürüzlü ise, kalıp ile boru boşluğu arasındaki sürtünme direncini artıracaktır, Dirseğin iç duvarında aşırı stres konsantrasyonuna yol açan. Mandrel ile boru boşluğu arasındaki boşluk makul olmalıdır. Boşluk çok küçükse, sürtünme kuvvetini artıracak ve dirseğin iç duvarında çiziklere neden olacaktır; boşluk çok büyükse, boş boru şekillendirme sırasında dengesiz olacaktır, Düzensiz duvar kalınlığına yol açan. Kalıbın şekli, borunun şekillendirme sırasında eşit şekilde gerilmesini sağlamak için dirseğin şekliyle tutarlı olmalıdır..

4. Sıcak İtmeli Bükme Şekillendirme Sırasında WP304 Paslanmaz Çelik Dirseklerin İç Duvar Çatlamasının Neden Analizi

WP304 paslanmaz çeliğin malzeme özelliklerinin analizi ve sıcak itme bükme şekillendirme prosesi sayesinde, dirseğin iç duvarındaki çatlamanın birçok faktörün kapsamlı bir sonucu olduğu görülebilir, maddi faktörler dahil, süreç faktörleri, ve çevresel faktörler. Bu bölümde deneysel analiz ve sonlu eleman simülasyonu yoluyla bu faktörlerin derinlemesine bir analizi yapılacaktır..

4.1 Maddi Faktörler

Malzeme faktörleri, sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlamasının iç nedenleridir, esas olarak kimyasal bileşim sapması dahil, zararlı kapanımların varlığı, tane boyutu, ve malzemenin artık gerilimi.

4.1.1 Kimyasal Bileşim Sapması

WP304 paslanmaz çeliğin kimyasal bileşimi ilgili standartların gerekliliklerine uygun olmalıdır.. Kimyasal bileşimde bir sapma varsa, malzemenin mikro yapısını ve mekanik özelliklerini etkileyecektir, Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında şekillendirilebilirliğini azaltır. Örneğin, karbon içeriği çok yüksekse (aşan 0.08%), ısıtma sırasında krom karbürleri oluşturmak için krom ile birleşecektir, katı çözeltideki krom içeriğini azaltacak, malzemenin korozyon direncinin ve tokluğunun azalmasına neden olur. Aynı zamanda, krom karbürler tane sınırlarında çökelecektir, taneler arası kırılganlığa neden olur, şekillendirme sırasında malzemenin taneler arası çatlamaya yatkın hale getirilmesi. Krom veya nikel içeriği çok düşükse (standardın alt sınırından daha düşük), kararlı bir östenitik yapı oluşturamayacaktır, ferrit veya martensit yapısının oluşumuna yol açar, bu da malzemenin sünekliğini azaltacak ve çatlama riskini artıracaktır.

Kimyasal bileşim sapmasının çatlama üzerindeki etkisini doğrulamak için, Sıcak itme bükme şekillendirme deneyleri için farklı kimyasal bileşimlere sahip iki grup WP304 paslanmaz çelik boru ham parçası seçildi. İki grup boru boşluğunun kimyasal bileşimleri Tabloda gösterilmektedir. 3.

Grup	C (%)	CR (%)	Ni (%)	P (%)	S (%)
Grup 1 (Nitelikli)	0.06	19.20	9.50	0.030	0.020
Grup 2 (Niteliksiz)	0.10	17.50	7.80	0.050	0.035

Sıcak itme bükme şekillendirme parametreleri aşağıdaki gibi ayarlandı: şekillendirme sıcaklığı 1100°C, itme hızı 5 mm/s, bükülme yarıçapı 1.5D. Deney sonuçları, Grup tarafından oluşturulan dirseğin 1 boru boşluklarının iç duvarında çatlak yoktu, ve şekillendirme kalitesi iyiydi. Grup tarafından oluşturulan dirsek 2 boru boşluklarının iç duvarında belirgin çatlaklar vardı, ve çatlak uzunluğu 5-10 mm idi. Metalografik analiz, Grubun tane sınırlarında çok sayıda krom karbürün çökeldiğini gösterdi. 2 boru boşlukları, ve tane sınırları ciddi biçimde kırılganlaştı, şekillendirme sırasında taneler arası çatlamaların oluşmasına neden oldu.

4.1.2 Zararlı Kapanımlar

WP304 paslanmaz çelikte zararlı kalıntıların varlığı, iç duvarda çatlamaya neden olan bir diğer önemli malzeme faktörüdür.. Oksitler gibi zararlı kalıntılar, sülfürler, ve karbürlerin matrisle uyumu zayıftır. Sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında, Kapanımlar ve matris arasındaki deformasyon kapasitesindeki farklılıktan dolayı, kapanımların etrafında stres konsantrasyonunun oluşması muhtemeldir.. Stres, kalıntılar ve matris arasındaki bağlanma gücünü aştığında, Kapanımların etrafında mikro çatlaklar başlatılacak. Şekillendirmenin ilerlemesiyle, mikro çatlaklar yayılmaya devam edecek, sonunda makro çatlaklar oluşuyor.

Zararlı kalıntıların çatlama üzerindeki etkisini analiz etmek, çatlak dirseğin kırılma yüzeyi taramalı elektron mikroskobu ile gözlemlendi (SEM). Kırılma yüzeyinin SEM görüntüsü Şekilde gösterilmektedir. 3 (Not: Bu metinde şekiller çıkarılmıştır). SEM görüntüsünden kırılma yüzeyinde çok sayıda inklüzyon partikülünün olduğu görülebilmektedir., ve çatlaklar kalıntılar boyunca yayılır. Enerji dağılımlı spektroskopi (EDS) analiz, içerme parçacıklarının esas olarak Al₂O₃ ve MnS olduğunu gösterdi. Al₂O₃ zayıf plastik deformasyon kapasitesine sahip sert ve kırılgan bir katkıdır. Şekillendirme sırasında, çevresinde stres yoğunlaşmasına neden olmak kolaydır. MnS yumuşak bir katılımdır, şekillendirme sırasında matrisle birlikte deforme olacak, fakat aynı zamanda matrisin bağlanma gücünü de azaltacaktır., çatlamaya yatkın hale getiriyor.

4.1.3 Tane Boyutu

WP304 paslanmaz çeliğin tane boyutu, sıcak itme bükme şekillendirme sırasında şekillendirilebilirliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.. Daha önce de belirtildiği gibi, ısıtma sıcaklığı çok yüksek olduğunda veya tutma süresi çok uzun olduğunda, aşırı tane büyümesi meydana gelecektir. Aşırı iri taneler malzemenin tokluğunu ve mukavemetini azaltacaktır, şekillendirme sırasında çatlamaya yatkın hale getirir. Aksine, ince taneler daha yüksek mukavemete ve tokluğa sahiptir, malzemenin şekillendirilebilirliğini arttırmada faydalıdır.

Tane boyutunun çatlama üzerindeki etkisini doğrulamak için, Sıcak itme bükme şekillendirme deneyleri için farklı tane boyutlarına sahip üç grup WP304 paslanmaz çelik boru ham parçası seçildi. Üç grup boru boşluğunun tane boyutları Tablo'da gösterilmektedir. 4.

Grup	Tane Boyutu (ASTM Sınıfı)	Ortalama Tane Çapı (Mikron)
Grup A	8	15
Grup B	6	30
Grup C	4	60

Sıcak itme bükme şekillendirme parametreleri Bölümdekilerle aynıydı. 4.1.1. Deney sonuçları, Grup A boru boşluklarının oluşturduğu dirseğin (ince taneler) iç duvarda çatlak yoktu, ve şekillendirme kalitesi iyiydi. Grup B boru boşluklarının oluşturduğu dirsek (orta taneler) iç duvarda az sayıda mikro çatlak vardı. Grup C boru boşluklarının oluşturduğu dirsek (kaba taneler) iç duvarda belirgin makro çatlaklar vardı. Darbe dayanıklılığı testi, Grup C boru ham parçalarının darbe dayanıklılığının 25J/cm² olduğunu gösterdi, hangisiydi 40% Grup A boru boşluklarından daha düşük (42J/cm²). Bu, aşırı iri tanelerin malzemenin dayanıklılığını önemli ölçüde azaltacağını gösterdi., şekillendirme sırasında çatlamaya yatkın hale getirir.

4.1.4 Artık Gerilme

WP304 paslanmaz çelik boru boşluklarındaki artık gerilim esas olarak önceki üretim süreçleri sırasında ortaya çıkmıştır. (yuvarlanmak gibi, Çizim, ve ısıl işlem). Artık gerilim, çekme artık gerilimi ve basma artık gerilimi olarak ikiye ayrılabilir. Çekme artık gerilimi malzemenin gerçek taşıma kapasitesini azaltacaktır. Sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında, artık çekme gerilimi şekillendirme gerilimiyle üst üste binecektir, Dirseğin iç duvarında aşırı strese yol açan, çatlamaya eğilimli olan. Basınç artık gerilimi malzemenin taşıma kapasitesini artırabilir, şekillendirme sürecine faydalıdır.

Artık gerilimin çatlama üzerindeki etkisini analiz etmek, boş borunun artık gerilimi X-ışını kırınımıyla ölçüldü. Ölçüm sonuçları, ham borunun iç duvarındaki artık gerilimin çekme gerilimi olduğunu gösterdi, 80-120MPa büyüklüğünde. Sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında, dirseğin iç duvarındaki şekillendirme gerilimi 120MPa idi (Bölümdeki sonlu eleman simülasyon sonuçlarından 3.2). Üst üste binen stres 200-240MPa'ya ulaştı, 1100°C'de WP304 paslanmaz çeliğin akma dayanımını aşan (30MPa), plastik deformasyona ve çatlamaya neden olur. bu nedenle, şekillendirmeden önce boş borunun artık gerilimini azaltmak (gerilim giderme tavlaması gibi) iç duvar çatlamasını önlemek için önemli bir önlemdir.

4.2 Süreç Faktörleri

Proses faktörleri, sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvarının çatlamasının dış nedenleridir., esas olarak şekillendirme sıcaklığı ve itme hızının mantıksız eşleşmesi dahil, dengesiz ısıtma, makul olmayan bükülme yarıçapı, ve mantıksız kalıp parametreleri.

4.2.1 Şekillendirme Sıcaklığı ve İtme Hızının Mantıksız Eşleşmesi

Sıcak itme bükme şekillendirme prosesinde şekillendirme sıcaklığı ve itme hızı en önemli iki proses parametresidir., ve bunların makul şekilde eşleştirilmesi şekillendirme kalitesi açısından çok önemlidir.. Şekillendirme sıcaklığı çok düşükse ve itme hızı çok hızlıysa, malzemenin deformasyon oranı çok yüksek, ve malzemenin plastik deformasyonu ve yeniden kristalleşmeyi tamamlamak için yeterli zamanı yok, iç duvarda aşırı stres konsantrasyonuna yol açar, çatlamaya eğilimli olan. Şekillendirme sıcaklığı çok yüksekse ve itme hızı çok yavaşsa, malzeme yüksek sıcaklıklarda çok uzun süre ısıtılır, aşırı tane büyümesine neden olur, malzemenin dayanıklılığını azaltmak, ve çatlama riskinin artması.

Şekillendirme sıcaklığı ve itme hızının eşleşmesinin çatlama üzerindeki etkisini doğrulamak için, farklı şekillendirme sıcaklıklarında bir dizi sıcak itme bükme şekillendirme deneyi gerçekleştirildi (950℃, 1050℃, 1150℃) ve itme hızları (2mm/s, 5mm/s, 8mm/s). Borunun boş boyutu φ108×6 mm idi, ve bükülme yarıçapı 1,5D idi. Deney sonuçları Tabloda gösterilmektedir 5.

Şekillendirme Sıcaklığı (℃)	İtme Hızı (mm/s)	İç Duvar Çatlama Durumu
950	2	Çatlak yok
	5	Mikro çatlaklar
	8	Açık makro çatlaklar
1050	2	Çatlak yok
	5	Çatlak yok
	8	Mikro çatlaklar
1150	2	Mikro çatlaklar
	5	Açık makro çatlaklar
	8	Şiddetli makro çatlaklar

Bu tablodan görülebileceği 5 şekillendirme sıcaklığı 1050°C ve itme hızı 2-5 mm/s olduğunda, dirseğin iç duvarında çatlak yok, optimal parametre kombinasyonu hangisidir. Şekillendirme sıcaklığı 950°C olduğunda (çok düşük) ve itme hızı 5-8 mm/sn'dir (çok hızlı), veya şekillendirme sıcaklığı 1150 ° C'dir (çok yüksek) ve itme hızı 5-8 mm/sn'dir (çok hızlı), dirseğin iç duvarında belirgin çatlaklar oluşacaktır. Bu, şekillendirme sıcaklığı ile itme hızının mantıksız eşleşmesinin iç duvar çatlamasının önemli bir nedeni olduğunu tam olarak göstermektedir..

4.2.2 Düzensiz Isıtma

Borunun eşit olmayan şekilde ısıtılması eşit olmayan sıcaklık dağılımına yol açacaktır, şekillendirme sırasında düzensiz strese neden olacak, düşük sıcaklıktaki parçada gerilim yoğunlaşmasına yol açar, ve böylece çatlıyor. Sonlu eleman simülasyon sonuçlarında gösterildiği gibi, Borunun iç ve dış duvarları arasındaki sıcaklık farkı 50°C ise, iç ve dış duvarlar arasındaki gerilim farkı 50MPa'ya ulaşacak, çatlama riskini önemli ölçüde artıracak.

Eşit olmayan ısıtmanın çatlama üzerindeki etkisini doğrulamak için, iki grup ısıtma deneyi gerçekleştirildi: bir grup indüksiyonla ısıtmayı benimsedi (üniforma ısıtma), ve diğer grup dirençli ısıtmayı benimsedi (dengesiz ısıtma). Borunun boş boyutu φ108×6 mm idi, şekillendirme sıcaklığı 1100 ° C idi, itme hızı 5 mm/sn idi, ve bükülme yarıçapı 1,5D idi. Boş borunun sıcaklık dağılımı kızılötesi termometre ile ölçüldü. Sonuçlar, indüksiyonla ısıtmayla ısıtılan borunun iç ve dış duvarları arasındaki sıcaklık farkının 10°C'den az olduğunu gösterdi., ve oluşturulan dirseğin iç duvarında çatlak yoktu. Rezistanslı ısıtma ile ısıtılan borunun iç ve dış duvarları arasındaki sıcaklık farkı 60°C idi., ve oluşan dirseğin iç duvarında belirgin çatlaklar ortaya çıktı. Metalografik analiz, daha yüksek sıcaklıktaki parçanın tane boyutunun daha büyük olduğunu gösterdi, ve daha düşük sıcaklıktaki parçanın tane boyutu daha küçüktü, şekillendirme ve stres konsantrasyonu sırasında düzensiz deformasyona yol açtı.

4.2.3 Makul Olmayan Bükülme Yarıçapı

Bükülme yarıçapı ne kadar küçük olursa, dirseğin eğriliği ne kadar büyük olursa, ve iç duvardaki stres konsantrasyonu ne kadar ciddi olursa. Bükülme yarıçapı çok küçük olduğunda (1,5D'den az), dirseğin iç duvarındaki stres malzemenin taşıma kapasitesini aşacaktır, çatlamaya yol açan. Bunu doğrulamak için, sıcak itme bükme şekillendirme deneyleri 1.0D bükme yarıçapı ile gerçekleştirildi, 1.5D, ve 2.0D. Şekillendirme sıcaklığı 1100 ° C idi, itme hızı 5 mm/sn idi, ve boş boru boyutu φ108×6 mm idi. Deney sonuçları, bükülme yarıçapının 1.0D olduğu durumlarda şunu gösterdi:, dirseğin iç duvarında belirgin makro çatlaklar ortaya çıktı; bükülme yarıçapı 1,5D olduğunda, dirseğin iç duvarında çatlak yoktu; bükülme yarıçapı 2,0D olduğunda, dirseğin iç duvarında da çatlak yoktu. Sonlu eleman simülasyon sonuçları, 1.0D bükülme yarıçapında dirseğin iç duvarındaki maksimum gerilimin 250MPa olduğunu gösterdi., bu, malzemenin 1100 ° C'deki akma dayanımından çok daha yüksekti (30MPa), çatlamaya yol açan.

4.2.4 Mantıksız Kalıp Parametreleri

Mantıksız kalıp parametreleri (kaba kalıp yüzeyi gibi, mandrel ve boş boru arasında uygun olmayan boşluk, ve mantıksız kalıp şekli) aynı zamanda iç duvarın çatlamasına da yol açacaktır. Kalıp yüzeyi pürüzlü ise, kalıp ile boru boşluğu arasındaki sürtünme direncini artıracaktır, iç duvarda aşırı stres konsantrasyonuna yol açar. Mandrel ile boş boru arasındaki boşluk çok küçükse, sürtünme kuvvetini artıracak ve iç duvarda çiziklere neden olacaktır, çatlakların kaynağı olacak. Kalıp şekli makul değilse, şekillendirme sırasında boş borunun eşit olmayan gerilim dağılımına yol açacaktır, Stres konsantrasyonuna yol açan.

Kalıp parametrelerinin çatlama üzerindeki etkisini doğrulamak için, iki grup kalıp deneyi gerçekleştirildi: bir grup pürüzsüz yüzeye sahip bir kalıp kullandı (yüzey pürüzlülüğü Ra=0,8μm) ve makul bir boşluk (0.5mm), diğer grup ise yüzeyi pürüzlü olan bir kalıp kullanmıştır. (yüzey pürüzlülüğü Ra=3,2μm) ve uygunsuz bir boşluk (0.2mm). Şekillendirme sıcaklığı 1100 ° C idi, itme hızı 5 mm/sn idi, bükülme yarıçapı 1,5D idi, ve boş boru boyutu φ108×6 mm idi. Deney sonuçları, birinci kalıp grubu tarafından oluşturulan dirseğin iç duvarında çatlak bulunmadığını gösterdi., ve yüzey kalitesi iyiydi. İkinci grup kalıpların oluşturduğu dirseğin iç duvarında belirgin çizikler ve çatlaklar vardı. SEM gözlemi çatlakların çiziklerden kaynaklandığını gösterdi, ve çizikler kaba kalıp yüzeyi ile boru boşluğu arasındaki sürtünmeden kaynaklanmıştır..

4.3 Çevresel Faktörler

Çevresel faktörler esas olarak sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında malzeme yüzeyinin oksidasyonu ve dekarbürizasyonunu ifade eder.. yüksek sıcaklıklarda, WP304 paslanmaz çelik, yüzeyde bir oksit filmi oluşturmak için havadaki oksijenle reaksiyona girecektir.. Oksit film kırılgandır ve matrise zayıf yapışma özelliğine sahiptir.. şekillendirme işlemi sırasında, oksit filminin soyulması kolaydır, ve soyulmuş oksit parçacıkları kalıntılar haline gelecektir, bu da stres yoğunlaşmasına neden olacak ve çatlamaya yol açacaktır. Ek olarak, Yüksek sıcaklıklarda malzeme yüzeyinde dekarburizasyon meydana gelecektir, yüzey katmanının karbon içeriğini azaltacak, yüzey katmanının mukavemetinde ve sertliğinde azalmaya yol açar, yüzey katmanının plastik deformasyona ve çatlamaya yatkın hale getirilmesi.

Çevresel faktörlerin çatlama üzerindeki etkisini analiz etmek, boş borunun yüzeyi şekillendirmeden önce ve sonra SEM ile gözlemlendi. Sonuçlar, oluşturmadan önce şunu gösterdi:, boş borunun yüzeyi pürüzsüzdü, ve ince bir oksit filmi vardı. Şekil verdikten sonra, dirseğin iç duvarındaki oksit film soyuldu, ve yüzeyde çok sayıda oksit parçacığı vardı. EDS analizi oksit parçacıklarının çoğunlukla Cr₂O₃ ve Fe₃O₄ olduğunu gösterdi. Metalografik analiz, dirseğin yüzey tabakasının karbon içeriğinin 0.03%, çekirdeğin karbon içeriğinden daha düşüktü (0.06%), yüzey tabakasında dekarbürizasyonun meydana geldiğini gösterir. Karbonsuzlaştırılmış tabakanın mukavemeti ve sertliği daha düşüktü, ve sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında, Stres oluşturma etkisi altında plastik deformasyonun meydana gelme olasılığı daha yüksekti, ve dekarbürize tabakada çatlaklar başlamış ve büyümüştür.. Karbonsuzlaştırılmış tabakanın mukavemeti ve sertliği daha düşüktü, ve stres oluşturma eylemi altında, plastik deformasyon ve çatlama meydana gelme eğilimindeydi. Ek olarak, soyulmuş oksit parçacıkları kalıp ile boru boşluğu arasındaki boşluğa girecek, sürtünme direncini arttırmak, iç duvardaki stres konsantrasyonunu daha da şiddetlendiriyor, ve çatlakların başlatılmasını ve yayılmasını teşvik etmek.

Ek olarak, şekillendirme ortamındaki nem ve zararlı gazlar da dirseğin iç duvarının çatlamasına belirli bir etki yapabilir.. Örneğin, Isıtma ortamında su buharı varsa, hidrojen üretmek için yüksek sıcaklıklarda malzeme yüzeyiyle reaksiyona girecek, Malzemenin içine nüfuz edecek ve hidrojenin kırılganlaşmasına neden olacak, Malzemenin dayanıklılığını azaltmak ve çatlamaya yatkın hale getirmek. Her ne kadar bu faktörlerin etkisi oksidasyon ve dekarbürizasyonla karşılaştırıldığında nispeten zayıf olsa da, fiili üretim sürecinde göz ardı edilemez, özellikle yüksek nemli ortamlarda veya su soğutmalı ısıtma ekipmanı kullanıldığında.

5. Duvar İçi Çatlamalara Karşı Önleyici ve Kontrol Tedbirleri

Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlama nedenlerinin sistematik analizine dayanmaktadır. (maddi faktörler dahil, süreç faktörleri, ve çevresel faktörler), bu bölümde üç açıdan hedeflenen önleyici ve kontrol tedbirleri önerilmektedir: malzeme kalite kontrolü, süreç parametresi optimizasyonu, ve çevre iyileştirmesinin oluşturulması. Bu önlemler temel olarak iç duvarda çatlama riskini azaltmayı amaçlamaktadır., dirseklerin şekillendirme kalitesini iyileştirin, ve sonraki boru hattı sistemlerinin güvenli ve istikrarlı çalışmasını sağlamak.

5.1 Malzeme Kalitesi Kontrol Önlemleri

Malzeme faktörleri çatlamanın iç nedenleridir. Malzeme kalite kontrolünün güçlendirilmesi, WP304 paslanmaz çeliğin doğal performansını artırabilir ve sıcak itme bükme şekillendirme sırasında çatlamaya karşı direncini artırabilir.. Spesifik önlemler aşağıdaki gibidir:

5.1.1 Kimyasal Bileşimi Kesinlikle Kontrol Edin

İlk, ilgili standartların gereksinimlerini karşılayan boru boşluklarının seçilmesi gerekir (ASTM A403/A403M gibi). Üretim öncesi, kimyasal bileşim tespiti (spektral analiz gibi) Her bir elemanın içeriğinin standart aralıkta olduğundan emin olmak için her bir boru boşluğu partisi üzerinde işlem yapılmalıdır.. Anahtar unsurlar için: karbon içeriği aşağıda sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir 0.08%, arasındaki krom içeriği 18.00%-20.00%, ve arasındaki nikel içeriği 8.00%-12.00%. Aynı zamanda, Fosfor ve kükürt gibi zararlı safsızlık elementlerinin içeriği aşağıda kontrol edilmelidir 0.045% ve 0.030% sırasıyla. Niteliksiz kimyasal bileşime sahip boru boşlukları için, şekillendirme sürecine girmekten ve çatlamaya neden olmaktan kaçınmak için reddedilmeli veya yeniden işlenmelidirler.

5.1.2 Zararlı Kapanımları Azaltın

Zararlı kalıntıların içeriğini azaltmak için (Al₂O₃ gibi, MS) WP304 paslanmaz çelikten, malzemenin eritme ve döküm prosesini optimize etmek gereklidir. Eritme sırasında, Erimiş çelikteki kalıntıların ve gazın giderilmesi için argon üflemeli rafinasyon ve pota fırını rafinasyonu gibi önlemler alınabilir.. Döküm sırasında, Erimiş çeliğin ikincil oksidasyonunu önlemek için döküm sıcaklığı ve döküm hızı kontrol edilmelidir.. Ek olarak, satın alınan boru boşlukları için, tahribatsız test (ultrasonik test gibi) Kapanımların dağılımını ve boyutunu tespit etmek için gerçekleştirilebilir. Kapanımlar izin verilen aralığı aşarsa, boru boşlukları şekillendirme için kullanılmamalıdır.

5.1.3 Tane Büyüklüğünü Kontrol Etme

WP304 paslanmaz çelik boru boşluklarının tane boyutunu kontrol etmek için makul ısıl işlem süreci benimsenmelidir.. Sıcak itme bükme şekillendirmeden önce, Boru boşluklarında gerilim giderme tavlaması ve tane inceltme tavlaması yapılabilir. Tavlama sıcaklığının 950°C -1050°C olması önerilir, ve bekletme süresi 1-2 saat, ardından hava soğutması. Bu sadece boru boşluklarındaki artık gerilimi ortadan kaldırmakla kalmaz, aynı zamanda tane boyutunu da hassaslaştırabilir. 6-8 Notlar (ASTM E112 standardı), Malzemenin tokluğunu ve şekillendirilebilirliğini arttırmak. Sıcak itme bükme şekillendirme işlemi sırasında, aşırı tane büyümesini önlemek için ısıtma sıcaklığı ve bekletme süresi de sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir.. Şekillendirme sıcaklığı 1150°C'yi geçmemelidir, ve bekletme süresi borunun kalınlığına göre ayarlanmalıdır., genellikle fazla değil 30 dakika.

5.1.4 Artık Stresi Ortadan Kaldırın

Yüksek artık gerilime sahip boru boşlukları için, şekillendirmeden önce stres giderici tedavi yapılmalıdır. Yaygın olarak kullanılan yöntem gerilim giderme tavlamasıdır, 850°C -900°C'de gerçekleştirilir. 1-2 saat, ardından yavaş soğutma. Bu, boş borunun iç duvarındaki artık çekme gerilimini 30MPa'nın altına etkili bir şekilde azaltabilir, Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında artık gerilimin üst üste binmesini ve gerilim oluşturmayı önlemek, bu da aşırı strese ve çatlamaya neden olur. Stres giderme tedavisi sonrasında, X-ışını kırınımı, şekillendirme gerekliliklerini karşıladığından emin olmak amacıyla boş borunun artık gerilimini tespit etmek için kullanılabilir..

5.2 Proses Parametresi Optimizasyon Tedbirleri

Proses faktörleri çatlamanın dış nedenleridir. Sıcak itme bükme şekillendirme işlemi parametrelerinin optimize edilmesi ve şekillendirme işlemi seviyesinin iyileştirilmesi, dirseğin iç duvarındaki gerilim konsantrasyonunu etkili bir şekilde azaltabilir ve çatlamayı önleyebilir. Spesifik önlemler aşağıdaki gibidir:

5.2.1 Şekillendirme Sıcaklığı ve İtme Hızının Eşleşmesini Optimize Edin

Bölümdeki deneysel sonuçlara dayanarak 4.2.1, WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesi için en uygun parametre kombinasyonu şu şekildedir:: şekillendirme sıcaklığı 1050°C -1100°C, itme hızı 3-5 mm/s. Farklı kalınlık ve boyutlardaki boru boşlukları için, parametreler uygun şekilde ayarlanabilir. Örneğin, kalın duvarlı boru boşlukları için (duvar kalınlığı > 8mm), şekillendirme sıcaklığı 1100°C -1150°C'ye yükseltilebilir, ve yeterli plastik deformasyonu sağlamak için itme hızı 2-3 mm/s'ye düşürülebilir. Üretim sırasında, Boş borunun sıcaklığını gerçek zamanlı izlemek için bir sıcaklık izleme sistemi kurulmalıdır., ve iki parametrenin makul şekilde eşleşmesini sağlamak için itme hızı sıcaklık değişimine göre gerçek zamanlı olarak ayarlanmalıdır..

5.2.2 Boru Boşluklarının Düzgün Isıtılmasını Sağlayın

İlk, İndüksiyonla ısıtma tercih edilmeli, hızlı ısıtma hızı ve düzgün sıcaklık dağılımı avantajlarına sahiptir. İndüksiyon bobini, ısıtma alanının boş borunun tüm şekillendirme bölümünü kaplamasını sağlamak için boş borunun boyutuna göre tasarlanmalıdır.. İkinci, ısıtmadan önce, yağ lekelerini çıkarmak için boru boşluğunun yüzeyi temizlenmelidir, pas, ve diğer yabancı maddeler, Bu, eşit olmayan ısı emiliminin neden olduğu eşit olmayan ısınmayı önleyebilir. Üçüncü, ısıtma sırasında, boş boru düşük hızda döndürülebilir (5-10devir/dakika) boş borunun iç ve dış duvarlarının eşit şekilde ısıtılmasını sağlamak için. Boş borunun iç ve dış duvarları arasındaki sıcaklık farkı 10°C dahilinde kontrol edilmelidir., Kızılötesi termometre ile gerçek zamanlı olarak tespit edilebilen. Ekipman sınırlamaları nedeniyle dirençli ısıtma kullanılıyorsa, Isı kaybını azaltmak ve ısıtma homojenliğini artırmak için ısıtma alanına bir ısı koruma kapağı eklenmelidir..

5.2.3 Makul Bir Bükülme Yarıçapı Seçin

Mühendislik tasarım gereksinimlerini karşılama öncülüğünde, dirseğin bükülme yarıçapı mümkün olduğu kadar büyük olmalıdır. WP304 paslanmaz çelik dirsekler için, bükülme yarıçapı 1,5D'den az olmamalıdır (D, boş borunun dış çapıdır). Mühendislik daha küçük bir bükülme yarıçapı gerektiriyorsa (1.0D-1.5D gibi), special process measures should be taken: increasing the forming temperature by 50℃-100℃, reducing the pushing speed by 2-3mm/s, ve kalıp yapısının optimize edilmesi (such as adding a lubricating layer on the surface of the mandrel) to reduce the stress concentration on the inner wall. şekillendirme önce, finite element simulation can be used to predict the stress distribution of the elbow with a small bending radius, and the process parameters can be adjusted according to the simulation results.

5.2.4 Optimize Mold Design and Manufacturing

İlk, the surface quality of the mold should be improved. The surface roughness of the mandrel and die should be controlled below Ra=0.8μm. The mold surface should be polished and plated with a wear-resistant and lubricating coating (such as TiN coating) kalıp ile boru ham parçası arasındaki sürtünme direncini azaltmak için. İkinci, mandrel ile boru boşluğu arasındaki boşluk makul şekilde tasarlanmalıdır. Boşluk 0,3-0,5 mm olmalıdır, bu sadece şekillendirme sırasında boş borunun stabilitesini sağlamakla kalmaz, aynı zamanda sürtünmeyi de azaltır. Üçüncü, kalıbın şekli optimize edilmelidir. Keskin köşelerden kaçınmak için kalıbın geçiş yayı düzgün olmalıdır, şekillendirme sırasında stres konsantrasyonunu azaltabilir. Kalıp yapıldıktan sonra, tasarım gerekliliklerini karşıladığından emin olmak için boyutsal doğruluk ve yüzey kalitesi açısından incelenmelidir..

5.3 Çevre İyileştirme Önlemlerinin Oluşturulması

Oksidasyon ve dekarburizasyon gibi çevresel faktörler boş borunun yüzey kalitesini düşürecek ve çatlama riskini artıracaktır. Şekillendirme ortamının iyileştirilmesi, çevresel faktörlerin çatlama üzerindeki etkisini etkili bir şekilde azaltabilir. Spesifik önlemler aşağıdaki gibidir:

5.3.1 Koruyucu Atmosfer Oluşturmayı Benimseyin

Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında, koruyucu gaz (argon gibi, azot) boş boruyu havadan izole etmek için ısıtma alanına ve kalıp boşluğuna yerleştirilebilir, Yüksek sıcaklıklarda borunun boş yüzeyinin oksidasyonu ve dekarbürizasyonunun önlenmesi. Koruyucu gazın akış hızı 5-10L/dak olarak kontrol edilmelidir., ve gaz saflığı yukarıda olmalıdır 99.99% koruyucu etkiyi sağlamak için. Büyük ölçekli üretim için, kapalı bir şekillendirme odası inşa edilebilir, ve tam koruyucu bir atmosfer oluşturmak için koruyucu gaz hazneye doldurulabilir, Anti-oksidasyon etkisini daha da artırabilir.

5.3.2 Oluşan Ortamdaki Nemi ve Zararlı Gazları Kontrol Edin

Şekillendirme atölyesinin nemi aşağıda kontrol edilmelidir 60% Yüksek sıcaklıklarda su buharının malzeme yüzeyiyle reaksiyonundan kaynaklanan hidrojen kırılganlığını önlemek için. Nemi gerçek zamanlı olarak ayarlamak için atölyeye nem alma ekipmanı kurulabilir. Aynı zamanda, zararlı gazların emisyonu (karbon monoksit gibi, kükürt dioksit) Zararlı gazların borunun boş yüzeyi ile reaksiyona girmesini önlemek için atölyede kontrol edilmelidir., boş borunun yüzey kalitesini etkileyen. Atölye hava sirkülasyonunu sağlayacak bir havalandırma sistemi ile donatılmalıdır..

5.3.3 Şekillendirme Sonrası Yüzey İşlemini Güçlendirin

Dirsek oluşturulup soğutulduktan sonra, yüzeydeki oksit tabakası zamanla giderilmelidir. Yaygın yöntemler arasında asitleme yer alır (nitrik asit ve hidroflorik asitten oluşan karışık bir asit kullanılarak) ve kumlama. Asitleme, dirsek yüzeyindeki oksit tabakasını ve karbondan arındırılmış tabakayı kaldırabilir, ve kumlama, dirseğin yüzey pürüzlülüğünü iyileştirebilir ve sonraki korozyon önleyici kaplamanın yapışmasını geliştirebilir. Yüzey işleminden sonra, dirseğin yüzeyi, artık oksit tortusu kalmadığından emin olmak için incelenmelidir., çizikler, veya diğer kusurlar, sonraki servis sırasında yüzey kusurlarından kaynaklanan çatlakların oluşmasını önleyebilir.

5.4 Kapsamlı Kalite Kontrol Önlemleri

Yukarıdaki önlemlere ek olarak, Potansiyel kalite tehlikelerini zamanında bulmak ve ortadan kaldırmak için tüm üretim süreci boyunca kapsamlı kalite denetimi yapılmalıdır.. Spesifik önlemler aşağıdaki gibidir: (1) Ön şekillendirme denetimi: Kimyasal bileşimi kontrol edin, tane boyutu, artık stres, ve şekillendirme gerekliliklerini karşıladığından emin olmak için boş borunun yüzey kalitesi. (2) Şekillendirme denetimi: Şekillendirme sıcaklığını gerçek zamanlı olarak izleyin, itme hızı, ve boş borunun gerilim-gerinim durumu, ve herhangi bir anormallik bulunursa süreç parametrelerini zamanında ayarlayın. (3) Şekillendirme sonrası inceleme: Tahribatsız muayene yöntemlerini kullanın (ultrasonik test gibi, manyetik parçacık testi) dirseğin iç ve dış duvarlarında çatlak olup olmadığını incelemek, kapanımlar, ve diğer kusurlar. Niteliksiz dirsekler için, merkezi bir şekilde işaretlenmeli ve ele alınmalıdır. Nitelikli dirsekler için, Mekanik özelliklerini test etmek için numune muayenesi yapılmalıdır. (çekme mukavemeti gibi, darbe tokluğu) mühendislik gereksinimlerini karşıladıklarından emin olmak için.

6. Sonuç ve Beklenti

6.1 Sonuç

Bu makale, sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlamasının nedenleri üzerine derinlemesine bir çalışma yürütmekte ve ilgili önleyici ve kontrol önlemleri önermektedir.. Teorik analiz yoluyla, deneysel araştırma, ve sonlu elemanlar simülasyonu, ana sonuçlar aşağıdaki gibidir:

(1) Sıcak itme bükme şekillendirme sırasında WP304 paslanmaz çelik dirseklerin iç duvar çatlaması, birçok faktörün kapsamlı bir sonucudur, maddi faktörler dahil (kimyasal bileşim sapması, zararlı kalıntılar, aşırı tane büyüklüğü, yüksek artık gerilim), süreç faktörleri (şekillendirme sıcaklığı ve itme hızının mantıksız eşleşmesi, dengesiz ısıtma, çok küçük bükülme yarıçapı, mantıksız kalıp parametreleri), ve çevresel faktörler (oksidasyon, dekarbürizasyon, su buharının neden olduğu hidrojen kırılganlığı).

(2) Maddi faktörler arasında, aşırı karbon içeriğinin neden olduğu krom karbürlerin çökelmesi, zararlı kalıntıların neden olduğu stres konsantrasyonu (Al₂O₃, MS), ve aşırı tane boyutunun neden olduğu tokluğun azalması, çatlamaya yol açan temel faktörlerdir.. Süreç faktörleri arasında, şekillendirme sıcaklığı ve itme hızının mantıksız eşleşmesi (çok düşük sıcaklık + çok hızlı hız, çok yüksek sıcaklık + çok hızlı hız) ve dengesiz ısınma çatlamaya neden olan ana faktörlerdir. Çevresel faktörler arasında, Malzeme yüzeyinin oksidasyonu ve dekarbürizasyonu yüzey kalitesini etkileyen ve çatlamaya yol açan ana faktörlerdir..

(3) Hedeflenen önleyici ve kontrol tedbirleri üç açıdan önerilmektedir: malzeme kalite kontrolü, süreç parametresi optimizasyonu, ve çevre iyileştirmesinin oluşturulması. Malzeme kalite kontrol önlemleri, kimyasal bileşimin sıkı bir şekilde kontrol edilmesini içerir, zararlı kapanımların azaltılması, tane boyutunun kontrol edilmesi, ve artık stresin ortadan kaldırılması. Proses parametresi optimizasyon önlemleri, şekillendirme sıcaklığı ve itme hızının eşleşmesinin optimize edilmesini içerir, eşit ısıtmanın sağlanması, makul bir bükülme yarıçapının seçilmesi, ve kalıp tasarımının optimize edilmesi. Çevre iyileştirme önlemlerinin oluşturulması, koruyucu atmosfer oluşturmanın benimsenmesini içerir, çevresel nemi ve zararlı gazları kontrol etmek, ve şekillendirme sonrası yüzey işleminin güçlendirilmesi. Ek olarak, Tüm üretim süreci boyunca kapsamlı kalite denetimi, dirseğin şekillendirme kalitesinin daha da garanti altına alınmasını sağlayabilir.

(4) WP304 paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirmesi için en uygun proses parametresi kombinasyonu deneylerle elde edildi: şekillendirme sıcaklığı 1050°C -1100°C, itme hızı 3-5 mm/s, bükülme yarıçapı ≥1,5D, ve indüksiyonla ısıtma yöntemi. Bu parametre kombinasyonunu kullanmak ve ilgili malzeme kontrolü ve çevresel iyileştirme önlemleriyle eşleştirmek, iç duvarda çatlama oluşumunu etkili bir şekilde azaltabilir, ve nitelikli dirsek oranı daha fazlasına ulaşabilir 98%.

6.2 Olasılık

Her ne kadar bu makale belirli araştırma sonuçlarına ulaşmış olsa da, gelecekte daha fazla çalışılması gereken bazı eksiklikler hala mevcuttur:

(1) Bu makaledeki araştırma esas olarak WP304 paslanmaz çelik dirseklere yöneliktir.. Diğer östenitik paslanmaz çelik türleri için (WP316 gibi, WP321) dirsekler, çatlama nedenleri ve önleyici tedbirler farklı olabilir. Gelecekteki araştırmalar, daha evrensel bir teorik sistem ve teknik yöntem oluşturmak için araştırma kapsamını diğer paslanmaz çelik dirsek türlerini de kapsayacak şekilde genişletebilir..

(2) Bu makale esas olarak sıcak itme bükme şekillendirme sırasındaki çatlama problemini incelemektedir.. Sonraki servis sürecinde şekillendirme sırasında oluşan mikro çatlakların evrim yasası için (yüksek sıcaklık altında olduğu gibi, yüksek basınç, ve aşındırıcı ortam), derinlemesine araştırma eksikliği var. Gelecekteki araştırmalar, mikro çatlakların yayılma mekanizmasını incelemek için servis ortamını birleştirebilir ve paslanmaz çelik dirsekler için tam yaşam döngüsü kalite kontrol yöntemi önerebilir.

(3) Akıllı üretim teknolojisinin gelişmesiyle, Gelecekteki araştırmalar, paslanmaz çelik dirseklerin sıcak itme bükme şekillendirme sürecine yapay zeka ve büyük veri teknolojisini dahil edebilir. Akıllı bir izleme ve kontrol sistemi kurarak, gerçek zamanlı izleme ve proses parametrelerinin otomatik ayarlanması gerçekleştirilebilir, ve dirseklerin şekillendirme kalitesi tahmin edilebilir ve değerlendirilebilir, üretim verimliliğini ve ürün kalitesini daha da artıracak.

(4) Kalıp optimizasyonu açısından, Gelecekteki araştırmalar, karmaşık yapılara ve iyi yüzey kalitesine sahip kalıplar üretmek için katmanlı imalat teknolojisini benimseyebilir. Aynı zamanda, kalıp ile boru ham parçası arasındaki sürtünme direncini daha da azaltmak için yeni yağlama malzemeleri ve kaplama teknolojileri geliştirilebilir, şekillendirme kalitesinin ve kalıp ömrünün iyileştirilmesi.