ПФТ, Шэньчжэнь
Цель: Определить зазор между твердосплавными и керамическими пластинами после завершения-обточки турбинных лопаток Inconel 718 под производственным-давлением охлаждающей жидкости (7 МПа).
Метод: одноточечное-полное-факториальное испытание изменяло скорость резания (vc 40–120 м/мин) и подачу (fn 0,05–0,20 мм/об). Конечная точка срока службы- инструмента составляла износ задней поверхности 0,3 мм или катастрофический перелом. Регистрировались мощность, шероховатость поверхности (Ra) и глубина белого-слоя.
Результаты: При скорости vc 80 м/мин керамические вставки, армированные нитевидными кристаллами-, работали 2,1 минуты до разрушения, но удаляли в 4,8 раза больше твердого сплава с покрытием (GC1115), что продолжалось 11 минут. Карбид давал Ra 0,42 мкм против 0,78 мкм для керамики. Глубина белого-слоя в обоих случаях оставалась ниже 5 мкм.
Вывод: керамика тройной MRR при скорости выше или равной 80 м/мин и Ra поверхности менее или равной 0,8 мкм является приемлемым; Карбид остается более безопасным при Ra < 0,5 мкм или прерывистом резании.
Карбидная вставка против керамической вставки для лопаток турбины из суперсплава
Лезвия из суперсплава на основе никеля- выходят из кузницы при твердости 46HRC и съедают бюджет инструментов на завтрак. Мастера обычно выбирают между сверх-твердосплавными пластинами и невероятно-быстрорежущими керамическими пластинами без четких цифр. В этой заметке эти цифры-приводятся без маркетинговой болтовни.
2 метода исследования
2.1 Заготовка и машина
Сплав: Инконель 718, твердость 46 HRC, стержень Ø 85 мм, вылет 250 мм.
Токарный станок: DMG CTX beta 800, 12 кВт, 7 МПа через подачу СОЖ-инструмента, повторяемость позиционирования 5 мкм.
2.2 Режущие инструменты
| Параметр | Карбид | Керамика |
|---|---|---|
| Вставлять | CNMG 120408-SF GC1115 | RNGN 120400 WH нитевидный-армированный Al₂O₃ |
| Покрытие | ТиАлН ПВД | Никто |
| Передний угол | −6 градусов | −15 градусов |
| Подготовка кромок | 25 мкм хон | фаска 10 мкм |
2.3 Процедура
Два прохода на пруток: черновая обработка до толщины 1 мм, чистовая обработка до окончательной глубины 0,2 мм.
Факториальная матрица: vc 40, 60, 80, 100, 120 м/мин × fn 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 мм/об.
Критерии остановки: износ задней поверхности VB=0.3 мм или перелом кромки.
Измерения: динамометр (Kistler 9129A) для мощности, лазерный профилометр (Keyence LJ-V7080) для Ra, дифракция рентгеновских лучей для белого слоя.
3 Результаты и анализ
3.1 Срок службы инструмента
На рис. 1 показана зависимость стойкости инструмента от vc. Карбид следует классической кривой Тейлора (n=0.24), падая с 24 минут при скорости 40 м/мин до 5 минут при 120 м/мин. Керамика разлетается на 0,7–2,1 мин при скорости выше 80 м/мин из-за термического растрескивания.
3.2 Скорость удаления материала (MRR)
В таблице 1 сравнивается MRR в одной и той же точке-срока службы-инструмента.
| vc (м/мин) | MRR карбид (см³/мин) | MRR керамика (см³/мин) | Соотношение |
|---|---|---|---|
| 60 | 1.8 | 4.2 | 2.3 |
| 80 | 2.4 | 11.5 | 4.8 |
| 100 | 3.0 | 14.1 | 4.7 |
3.3 Целостность поверхности
Ra (мкм): карбид 0,42±0,05; керамика 0,78±0,12.
Глубина белого-слоя: < 5 мкм для обоих; отсутствие измеримого повышения микро-твердости.
Остаточное напряжение: твердосплавный сплав оставляет 120 МПа при сжатии, керамика — 180 МПа при растяжении-все еще в пределах ограничений OEM.
3.4 Потребляемая мощность
Карбид в среднем составлял 2,1 кВт; керамика достигла пика в 3,8 кВт, в пределах резерва шпинделя.
4 Обсуждение
4.1 Механизмы износа
Твердый сплав вышел из строя из-за износа задней поверхности и микро-сколов, что соответствует отчетам Sandvik. Керамика поддалась термоударным трещинам, распространяющимся из фаски, ускоренным охлаждающей жидкостью.
4.2 Экономический перекрест-
Используя-факторы производственных затрат (вкладная цена, изменение-с течением времени, скорость шпинделя), безубыточность-достигается на скорости 110 м/мин, где 3-кратный MRR керамики перевешивает ее 2-кратную вставную цену и более высокий риск брака.
4.3 Ограничения
Только непрерывный рез; прерывистые резы привели к разрушению керамики в ходе пилотных испытаний.
Давление охлаждающей жидкости > 8 МПа снижает срок службы керамики на 30 %.
4.4 Практический вывод
Выбирайте керамику, если (а) допустимо значение Ra поверхности 0,8 мкм, (б) шпиндель может обеспечить скорость более или равную 100 м/мин, (в) резка непрерывная. Придерживайтесь твердосплавного сплава для окончательной обработки профиля или любых работ по прорезям и уступам.
5 Заключение
Керамические пластины обеспечивают тройную скорость съема материала из Inconel 718, превышающую 80 м/мин, при этом соблюдая требования к белому-слою, но шероховатость поверхности и риск разрушения отдают предпочтение карбиду при Ra < 0,5 мкм или прерывистой геометрии. Воспроизведите факториал при давлении охлаждающей жидкости, чтобы подтвердить точку пересечения, прежде чем-повторно цитировать задание.