PFT, Shenzhen
Cél: Számszerűsítse a keményfém és a kerámia lapkák közötti hézagot az Inconel 718 turbinalapátok gyártási -padlóhűtő-nyomás (7 MPa)-esztergálásakor.
Módszer: Egy-pontos, teljes-tényezős próbaváltoztatható vágási sebesség (vc 40–120 m/min) és előtolás (fn 0,05–0,20 mm/r). A szerszám élettartamának végpontja{7}}0,3 mm oldalkopás vagy katasztrofális törés volt. A teljesítmény, a felületi érdesség (Ra) és a fehér{10}}rétegmélység naplózásra került.
Eredmények: Vc 80 m/percnél a bajusz-erősítésű kerámiabetétek 2,1 perccel a törés előtt futottak, de 4,8-szor eltávolították a bevont keményfém (GC1115) anyagát, ami 11 percig tartott. A keményfém Ra 0,42 µm, szemben a kerámia 0,78 µm-rel. A fehér{10}}réteg mélysége mindkét esetben 5 µm alatt maradt.
Következtetés: A kerámiák háromszoros MRR-t kapnak, ha a sebesség nagyobb vagy egyenlő, mint 80 m/perc, és a felület Ra A 0,8 µm vagy annál kisebb érték elfogadható; A keményfém biztonságosabb marad Ra < 0,5 µm vagy megszakított vágások esetén.
Keményfém betét kontra kerámia betét szuperötvözet turbinalapátokhoz
A nikkel{0}}alapú szuperötvözet pengék 46 HRC-vel hagyják el a kovácsot, és reggelire elfogyasztják a szerszámokat. Az üzletek általában válogatnak az ultra-kemény keményfém és a lángoló-gyors kerámia lapkák között, kemény számok nélkül. Ez a megjegyzés nem adja meg ezeket a számokat-nem marketing szöszmötölést.
2 Kutatási módszerek
2.1 Munkadarab és gép
Ötvözet: Inconel 718, 46 HRC, Ø 85 mm rúd, 250 mm túlnyúlás.
Eszterga: DMG CTX béta 800, 12 kW, 7 MPa átmenő-szerszámhűtő folyadék, 5 μm-es pozicionálási ismételhetőség.
2.2 Vágószerszámok
| Paraméter | Karbid | Kerámiai |
|---|---|---|
| Beszúrás | CNMG 120408-SF GC1115 | RNGN 120400 WH bajusz{1}}erősített Al₂O₃ |
| Bevonat | TiAlN PVD | Egyik sem |
| Rake szög | -6 fok | -15 fok |
| Élelőkészítés | 25 µm-es csiszoló | 10 µm-es letörés |
2.3 Eljárás
Két menet rúdonként: durva 1 mm-es szárig, simítás a végső 0,2 mm-es mélységig.
Faktoriális mátrix: vc 40, 60, 80, 100, 120 m/min × fn 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 mm/r.
Leállási feltételek: oldalkopás VB=0.3 mm vagy éltörés.
Mérések: dinamométer (Kistler 9129A) a teljesítményhez, lézerprofilométer (Keyence LJ-V7080) az Ra-hoz, röntgendiffrakció a fehér réteghez.
3 Eredmények és elemzés
3.1 Szerszám élettartam
Az 1. ábra a szerszám élettartamát mutatja a vc függvényében. A karbid a klasszikus Taylor-lejtőt (n=0.24) követi, amely 24 percről 40 m/percnél 5 percre 120 m/percnél csökken. A kerámia 80 m/perc felett 0,7-2,1 perc között szóródik a termikus repedés következtében.
3.2 Anyageltávolítási arány (MRR)
Az 1. táblázat szembeállítja az MRR-t ugyanabban az eszköz-élettartam-végpontban.
| vc (m/perc) | MRR karbid (cm³/perc) | MRR kerámia (cm³/perc) | Hányados |
|---|---|---|---|
| 60 | 1.8 | 4.2 | 2.3 |
| 80 | 2.4 | 11.5 | 4.8 |
| 100 | 3.0 | 14.1 | 4.7 |
3.3 Felület integritása
Ra (µm): karbid 0,42 ± 0,05; kerámia 0,78 ± 0,12.
Fehér-rétegmélység: < 5 µm mindkettőnél; nincs mérhető mikro-keménységnövekedés.
Maradék feszültség: a keményfém 120 MPa nyomószilárdságú, a kerámia 180 MPa szakítószilárdsága- továbbra is az OEM-határokon belül marad.
3.4 Teljesítményfelvétel
A keményfém átlagos teljesítménye 2,1 kW; kerámia 3,8 kW-on érte el a csúcsot, az orsótartalékon belül.
4 Vita
4.1 Kopási mechanizmusok
A keményfém tönkrement az oldalkopás és a mikro{0}}forgácsolás miatt, összhangban a Sandvik jelentéseivel. A kerámiák a letörésből terjedő hősokk-repedések hatására a hűtőfolyadék hatására felgyorsultak.
4.2 Gazdasági átlépés-
A bolti-alapköltség-tényezők (behelyezési ár, változás-időben, orsósebesség) használatával a törés-egyenlítés 110 m/percnél van, ahol a kerámia 3-szoros MRR-je meghaladja a 2-szeres lapka árat és a nagyobb selejtkockázatot.
4.3 Korlátozások
Csak folyamatos vágás; a megszakított vágások összetörték a kerámiákat a kísérleti tesztekben.
A hűtőfolyadék nyomása > 8 MPa 30%-kal csökkentette a kerámia élettartamát.
4.4 Gyakorlati elvitel
Válasszon kerámiát, ha (a) a felület Ra 0,8 µm elfogadható, (b) az orsó 100 m/min vagy annál nagyobb sebességet tud leadni, (c) a vágások folyamatosak. Ragaszkodjon a keményfémhez a szárnyszelvény végső befejezéséhez vagy bármilyen rés/váll munkához.
5 Következtetés
A kerámia lapkák háromszoros anyageltávolítási sebességet biztosítanak az Inconel 718-ban 80 m/perc felett, miközben megfelelnek a fehér-réteg specifikációinak, de a felületi érdesség és a törés kockázata a keményfémnek kedvez Ra < 0,5 µm vagy megszakított geometria esetén. Ismételje meg a faktoriálist a hűtőfolyadék nyomásánál, hogy megerősítse a keresztezési pontot, mielőtt{5}}újra idézné a munkát.