PFT, Shenzhen
Účel: Kvantifikujte medzeru medzi karbidovými a keramickými doštičkami po dokončení-sústruženia lopatiek turbíny Inconel 718 vo výrobe-tlaku chladiacej kvapaliny na podlahu (7 MPa).
Metóda: Jedno{0}}bodové, úplné{1}}faktorové skúšanie s rôznymi rýchlosťami rezania (vc 40 – 120 m/min) a posuvom (fn 0,05 – 0,20 mm/r). Bod konca životnosti nástroja- bol opotrebenie boku 0,3 mm alebo katastrofický zlom. Bol zaznamenaný výkon, drsnosť povrchu (Ra) a hĺbka bielej{10} vrstvy.
Výsledky: Pri vc 80 m/min. keramické vložky vystužené whisker{1}} bežali 2,1 minúty pred zlomom, ale odstránili 4,8-násobok materiálu potiahnutého karbidu (GC1115), ktorý trval 11 minút. Karbid produkoval Ra 0,42 um oproti 0,78 um pre keramiku. Hĺbka bielej-vrstvy zostala v oboch prípadoch pod 5 µm.
Záver: Keramika má trojnásobnú MRR, keď je prijateľná rýchlosť väčšia alebo rovná 80 m/min a povrch Ra menší alebo rovný 0,8 µm; karbid zostáva bezpečnejší pre Ra < 0,5 µm alebo prerušované rezy.
Karbidová vložka vs keramická vložka pre lopatky turbín zo superzliatiny
Čepele zo superzliatiny na báze niklu{0}} opúšťajú kováčsku dielňu s tvrdosťou 46 HRC a na raňajky jedia rozpočet na nástroje. Obchody si zvyčajne vyberajú medzi ultra-tvrdými karbidovými a horľavými-keramickými doštičkami bez tvrdých čísel. Táto poznámka neprináša tieto čísla-žiadne marketingové zbytočnosti.
2 Metódy výskumu
2.1 Obrobok a stroj
Zliatina: Inconel 718, 46 HRC, Ø tyče 85 mm, presah 250 mm.
Sústruh: DMG CTX beta 800, 12 kW, 7 MPa prostredníctvom-chladiacej kvapaliny nástroja, opakovateľnosť polohovania 5 μm.
2.2 Rezné nástroje
| Parameter | Karbid | Keramické |
|---|---|---|
| Vložiť | CNMG 120408-SF GC1115 | RNGN 120400 WH fúzy-zosilnené Al₂O₃ |
| Náter | TiAlN PVD | žiadne |
| Uhol sklonu | -6 stupňov | -15 stupňov |
| Príprava okrajov | 25 µm hon | 10 µm skosenie |
2.3 Postup
Dva prechody na tyč: hrubovanie do hrúbky 1 mm, dokončovanie do konečnej hĺbky 0,2 mm.
Faktorová matica: vc 40, 60, 80, 100, 120 m/min x fn 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 mm/r.
Kritériá zastavenia: opotrebovanie boku VB=0.3 mm alebo zlomenie okraja.
Merania: dynamometer (Kistler 9129A) pre výkon, laserový profilometer (Keyence LJ-V7080) pre Ra, röntgenová difrakcia pre bielu vrstvu.
3 Výsledky a analýza
3.1 Životnosť nástroja
Obrázok 1 ukazuje životnosť nástroja v závislosti od vc. Karbid sleduje klasický Taylorov sklon (n=0.24), ktorý klesá z 24 min pri 40 m/min na 5 min pri 120 m/min. Keramika sa rozptyľuje medzi 0,7–2,1 min nad 80 m/min v dôsledku tepelného praskania.
3.2 Miera odstraňovania materiálu (MRR)
Tabuľka 1 porovnáva MRR v rovnakom -konci životnosti- nástroja.
| vc (m/min) | MRR karbid (cm³/min) | MRR keramika (cm³/min) | Pomer |
|---|---|---|---|
| 60 | 1.8 | 4.2 | 2.3 |
| 80 | 2.4 | 11.5 | 4.8 |
| 100 | 3.0 | 14.1 | 4.7 |
3.3 Integrita povrchu
Ra (um): karbid 0,42 ± 0,05; keramika 0,78 ± 0,12.
Hĺbka bielej-vrstvy: < 5 µm pre obe; žiadny merateľný mikro-nárast tvrdosti.
Zvyškové napätie: karbidové listy 120 MPa v tlaku, keramické 180 MPa v ťahu-stále v rámci limitov OEM.
3.4 Príkon
Priemerný karbid 2,1 kW; keramika dosiahla maximálny výkon 3,8 kW v rámci rezervy vretena.
4 Diskusia
4.1 Mechanizmy opotrebovania
Karbid zlyhal opotrebením boku a mikro{0}}vyštiepením, čo je v súlade so správami Sandvik . Keramika podľahla trhlinám pri tepelnom šoku, ktoré sa šírili zo skosenia, urýchľované chladivom.
4.2 Ekonomické kríženie{1}}
Pomocou{0}}ovládačov nákladov na predajňu (cena vloženia, zmena-v priebehu času, rýchlosť vretena) dosiahnete-rovnovážnu rýchlosť 110 m/min, kde 3× MRR keramiky prevyšuje jej cenu 2× vložky a vyššie riziko zošrotovania.
4.3 Obmedzenia
Iba nepretržitý rez; prerušované rezy rozbili keramiku v pilotných testoch.
Tlak chladiacej kvapaliny > 8 MPa znížil životnosť keramiky o 30 %.
4.4 Praktické jedlo so sebou
Keramiku zvoľte, ak (a) povrch Ra 0,8 µm je prijateľný, (b) vreteno môže dodávať rýchlosť väčšiu alebo rovnú 100 m/min, (c) rezy sú kontinuálne. Nalepte na karbid pre konečnú úpravu profilu krídla alebo akúkoľvek drážku/ramennú prácu.
5 Záver
Keramické doštičky majú v Inconel 718 trojnásobné rýchlosti úberu materiálu nad 80 m/min, pričom spĺňajú špecifikácie bielej-vrstvy, ale drsnosť povrchu a riziko lomu uprednostňujú karbid pre Ra < 0,5 µm alebo prerušovanú geometriu. Opakujte faktoriál pri tlaku chladiacej kvapaliny, aby ste potvrdili bod kríženia pred opätovným{5}}uvedením zákazky.