بهينه سازي دما و زمان انحلال در ابرهمبسته پايه نيكل پرخوران موتور براساس سختي به روش طراحي آزمايش ها

Optimization of solution temperature and time in nickel-based super-alloy of engine turbo-charger based on hardness by design of experiments

امروزه يكي از قطعات مهم در موتورهاي احتراقي، توربوشارژ است كه مي تواند در بهبود عملكرد، نقش ايفا كند. اين قطعه و بخصوص پره هاي آن در توربين، داراي كاركرد در دماهاي زياد است. بر اين اساس و با توجه به نيروي گريز از مركز موجود در پره ها، يكي از پارامترهاي طراحي، استحكام خزشي ماده است و لذا از سوپرآلياژهاي پايه نيكل، استفاده مي شود. در اين مقاله سعي شده است كه مقدار سختي سوپرآلياژ پايه نيكل 713C (مورد استفاده در پره هاي توربين قطعه توربوشارژ موتور) با يك فرايند عمليات حرارتي، افزايش يابد. براي اين منظور از روش طراحي آزمايشها استفاده شده و در مقادير مختلف دما و زمان انحلال طي فرايند عمليات حرارتي، سختي سنجي در خطوط موازي و عمود بر راستاي دانه ها در ريزساختار ماده، صورت پذيرفته است. نتايج تجربي نشان مي دهد؛ بطور كلي در دماي انحلال 1200 درجه سانتيگراد و زمان انحلال 60 دقيقه، مقادير سختي، بيشينه مي شوند. تحليل حساسيت پارامترها نيز، نشان دهنده اثر موثر دماي انحلال نسبت به ساير پارامترها (زمان انحلال و اثر متقابل دما و زمان) است.

Nowadays, one of important parts in combustion engines is the turbo-charger, which could improve the performance. Such this component and especially blades of the turbine, is working at high temperatures. Based on this condition and according to centrifugal forces in blades, one of design parameters is the creep strength of the material. For such condition, nickel-base super-alloy has been utilized. In this article, the hardness of 713C nickel-base super-alloy (which has been used in turbine blades of engines) increased by a typical heat treatment. For this objective, the design of experiments was utilized and the hardness through parallel and vertical lines to the grains direction in the material micro-structure was measured at different values of the solution temperature and time in the heat treatment. Experimental results showed that optimum values for the solution temperature and time are generally 1200˚C and 60 min, respectively, when the hardness increased. The sensitivity analysis indicated that effects of the temperature parameter are more significant in comparison to other parameters.