PFT, Шенжен
Цел: Количествено определяне на празнината между карбидни и керамични вложки при завършване-завъртането на лопатките на турбината Inconel 718 при производствено{2}}налягане на охлаждащата течност на пода (7 MPa).
Метод: Едно-точково, пълно-факторно изпитване с различна скорост на рязане (vc 40–120 m/min) и подаване (fn 0,05–0,20 mm/r). Крайната{7}}точка на живота на инструмента беше 0,3 mm износване на страните или катастрофално счупване. Записани са мощност, грапавост на повърхността (Ra) и дълбочина на белия{10}}слой.
Резултати: При vc 80 m/min керамичните вложки, подсилени с мустаци, работят 2,1 минути преди счупването, но отстраняват 4,8 пъти материала от карбид с покритие (GC1115), което продължава 11 минути. Карбидът произвежда Ra 0,42 µm срещу 0,78 µm за керамиката. Дълбочината на белия{10}}слой остана под 5 µm и за двата.
Заключение: Керамиката утроява MRR, когато скоростта е по-голяма или равна на 80 m/min и повърхността Ra е приемлива по-малка или равна на 0,8 µm; карбидът остава по-безопасен за Ra < 0,5 µm или прекъснати срезове.
Карбидна вложка срещу керамична вложка за турбинни лопатки от суперсплав
Остриетата от-базирани на никел суперсплави напускат ковачницата с 46 HRC и изяждат бюджети за инструменти за закуска. Магазините обикновено избират между ултра-здрави карбидни и светкавично-бързи керамични вложки без твърди номера. Тази бележка предоставя тези цифри-без маркетингови глупости.
2 Методи на изследване
2.1 Заготовка и машина
Сплав: Inconel 718, 46 HRC, Ø 85 mm прът, 250 mm надвес.
Струг: DMG CTX beta 800, 12 kW, 7 MPa през-охлаждаща течност на инструмента, 5 μm повторяемост на позициониране.
2.2 Режещи инструменти
| Параметър | Карбид | Керамика |
|---|---|---|
| Поставете | CNMG 120408-SF GC1115 | RNGN 120400 WH мустаци-подсилени Al₂O₃ |
| Покритие | TiAlN PVD | Няма |
| Наклонен ъгъл | −6 градуса | −15 градуса |
| Подготовка на ръба | 25 µm хон | 10 µm фаска |
2.3 Процедура
Две минавания на прът: грубо до 1 mm материал, завършване до крайна дълбочина 0,2 mm.
Факторна матрица: vc 40, 60, 80, 100, 120 m/min × fn 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 mm/r.
Критерии за спиране: износване на фланга VB=0.3 mm или счупване на ръба.
Измервания: динамометър (Kistler 9129A) за мощност, лазерен профилометър (Keyence LJ-V7080) за Ra, рентгенова дифракция за бял слой.
3 Резултати и анализ
3.1 Живот на инструмента
Фигура 1 показва издръжливостта на инструмента спрямо vc. Карбидът следва класически наклон на Тейлър (n=0.24), намаляващ от 24 минути при 40 m/min до 5 минути при 120 m/min. Керамиката се разпръсква между 0,7–2,1 минути над 80 m/min поради термично напукване.
3.2 Скорост на отстраняване на материала (MRR)
Таблица 1 сравнява MRR в същата -крайна{2}}точка на жизнения цикъл на инструмента.
| vc (m/min) | MRR карбид (cm³/min) | MRR керамика (cm³/min) | Съотношение |
|---|---|---|---|
| 60 | 1.8 | 4.2 | 2.3 |
| 80 | 2.4 | 11.5 | 4.8 |
| 100 | 3.0 | 14.1 | 4.7 |
3.3 Цялост на повърхността
Ra (µm): карбид 0,42 ± 0,05; керамика 0,78 ± 0,12.
Дълбочина на бял-слой: < 5 µm и за двата; без измеримо повишаване на микро-твърдостта.
Остатъчно напрежение: карбид оставя 120 MPa натиск, керамика 180 MPa на опън-все още в границите на OEM.
3.4 Консумация на мощност
Карбидът е средно 2,1 kW; керамика с пикова мощност от 3,8 kW, в рамките на резерва на шпиндела.
4 Дискусия
4.1 Механизми за износване
Карбидът се повреди поради износване на страните плюс микро-отчупване, в съответствие с докладите на Sandvik. Керамиката се поддаде на пукнатини от термичен шок, разпространяващи се от фаската, ускорени от охлаждащата течност.
4.2 Икономическо пресичане-
Използвайки двигатели на-цеховите разходи (цена на вмъкване, промяна-с течение на времето, скорост на вретено),-безпроблемността достига до 110 m/min, където 3× MRR на керамиката надвишава нейната 2× цена на вложка и по-високия риск от скрап.
4.3 Ограничения
Само непрекъснато рязане; прекъснати срезове разбиха керамика при пилотни тестове.
Налягане на охлаждащата течност > 8 MPa намалява живота на керамиката с 30 %.
4.4 Практически изводи
Изберете керамика, когато (a) повърхността Ra 0,8 µm е приемлива, (b) шпинделът може да осигури по-голяма или равна на 100 m/min, (c) срезовете са непрекъснати. Придържайте се към карбид за окончателно довършване на аеродинамичния профил или всякаква работа с прорези/рамена.
5 Заключение
Керамичните вложки утрояват скоростите на отстраняване на материала в Inconel 718 над 80 m/min, като същевременно отговарят на спецификациите на белия-слой, но грапавостта на повърхността и риска от счупване са в полза на карбида за Ra < 0,5 µm или прекъсната геометрия. Репликирайте факториела при налягането на охлаждащата течност, за да потвърдите точката на пресичане, преди да -рецитирате повторно заданието.