PFT, Shenzhen
Namen: Kvantificirajte vrzel med karbidnimi in keramičnimi vložki po končanem-struženju turbinskih lopatic Inconel 718 pod proizvodnim{2}}tlakom hladilne tekočine (7 MPa).
Metoda: eno-točkovni, polni-faktorski poskus z različno rezalno hitrostjo (vc 40–120 m/min) in podajanjem (fn 0,05–0,20 mm/r). Končna-točka življenjske dobe orodja je bila obraba boka 0,3 mm ali katastrofalen zlom. Zabeleženi so bili moč, površinska hrapavost (Ra) in globina bele{10}}plasti.
Rezultati: Pri vc 80 m/min so keramični vložki, ojačani z lasmi-, delovali 2,1 minute pred zlomom, vendar so odstranili 4,8-krat material prevlečenega karbida (GC1115), kar je trajalo 11 minut. Karbid je proizvedel Ra 0,42 µm v primerjavi z 0,78 µm za keramiko. Globina bele{10}}plasti je pri obeh ostala pod 5 µm.
Zaključek: Keramika potroji MRR, ko je sprejemljiva hitrost večja ali enaka 80 m/min in površinski Ra manj kot ali enak 0,8 µm; karbid ostaja varnejši za Ra < 0,5 µm ali prekinjene reze.
Karbidni vložek v primerjavi s keramičnim vložkom za turbinske lopatice iz superzlitine
Rezila iz superzlitin-na osnovi niklja zapustijo kovačnico pri 46 HRC in za zajtrk pojedo proračune za orodje. Trgovine običajno izbirajo med ultra-trdnimi karbidnimi ploščicami in izjemno-hitrimi keramičnimi ploščicami brez trdih številk. Ta opomba prinaša te številke-brez marketinških navihanj.
2 Raziskovalne metode
2.1 Obdelovanec in stroj
Zlitina: Inconel 718, 46 HRC, palica Ø 85 mm, previs 250 mm.
Stružnica: DMG CTX beta 800, 12 kW, 7 MPa skozi-hladilno sredstvo za orodje, 5 μm ponovljivost pozicioniranja.
2.2 Rezalna orodja
| Parameter | Karbid | Keramika |
|---|---|---|
| Vstavi | CNMG 120408-SF GC1115 | RNGN 120400 WH lasje-ojačane Al₂O₃ |
| Premaz | TiAlN PVD | Noben |
| Nagibni kot | −6 stopinj | −15 stopinj |
| Priprava robov | 25 µm hone | 10 µm posneti rob |
2.3 Postopek
Dva prehoda na palico: grobo do 1 mm materiala, končno do končne 0,2 mm globine.
Faktorska matrika: vc 40, 60, 80, 100, 120 m/min × fn 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 mm/r.
Merila zaustavitve: obraba boka VB=0.3 mm ali zlom roba.
Meritve: dinamometer (Kistler 9129A) za moč, laserski profilometer (Keyence LJ-V7080) za Ra, rentgenska difrakcija za belo plast.
3 Rezultati in analiza
3.1 Življenjska doba orodja
Slika 1 prikazuje življenjsko dobo orodja v primerjavi z vc. Karbid sledi klasičnemu Taylorjevemu naklonu (n=0.24), ki pada s 24 minut pri 40 m/min na 5 minut pri 120 m/min. Keramika se razprši med 0,7–2,1 min nad 80 m/min zaradi termičnega razpokanja.
3.2 Stopnja odstranjevanja materiala (MRR)
Tabela 1 primerja MRR na isti točki-končne-življenjske dobe orodja.
| vc (m/min) | MRR karbid (cm³/min) | MRR keramika (cm³/min) | Razmerje |
|---|---|---|---|
| 60 | 1.8 | 4.2 | 2.3 |
| 80 | 2.4 | 11.5 | 4.8 |
| 100 | 3.0 | 14.1 | 4.7 |
3.3 Celovitost površine
Ra (µm): karbid 0,42 ± 0,05; keramika 0,78 ± 0,12.
Globina bele{0}}plasti: < 5 µm za oba; brez merljivega povečanja mikro-trdote.
Preostala napetost: karbid pusti tlačno 120 MPa, keramika 180 MPa natezno-še vedno v mejah OEM.
3.4 Poraba energije
Karbid je v povprečju znašal 2,1 kW; keramika dosegla najvišjo moč pri 3,8 kW, znotraj rezerve vretena.
4 Razprava
4.1 Mehanizmi obrabe
Karbidna trdina ni uspela zaradi obrabe bokov in mikro{0}}krušenja, skladno s poročili Sandvika. Keramika je podlegla razpokam zaradi termičnega šoka, ki se širijo iz posnetja, pospešeno s hladilno tekočino.
4.2 Gospodarski-križ
Z uporabo-spodbujevalnih dejavnikov stroškov (cena vstavitve, sprememba-v času, stopnja vretena) doseže-nedonosnost pri 110 m/min, kjer 3× MRR keramike odtehta njeno ceno 2× vložka in večje tveganje za odpad.
4.3 Omejitve
Samo neprekinjen rez; prekinjeni rezi razbili keramiko v pilotnih testih.
Tlak hladilne tekočine > 8 MPa je zmanjšal življenjsko dobo keramike za 30 %.
4.4 Praktični zaključek
Izberite keramiko, kadar (a) je sprejemljiva površina Ra 0,8 µm, (b) lahko vreteno zagotavlja večjo ali enako 100 m/min, (c) so rezi neprekinjeni. Držite se karbidne trdine za končno obdelavo aeroprofila ali kakršno koli delo z režami/ramami.
5 Zaključek
Keramične vložke potrojijo hitrosti odstranjevanja materiala v Inconelu 718 nad 80 m/min, medtem ko izpolnjujejo specifikacije bele-plasti, vendar je površinska hrapavost in nevarnost zloma v prednosti karbidu za Ra < 0,5 µm ali prekinjeno geometrijo. Ponovite faktorial pri tlaku hladilne tekočine, da potrdite točko križanja, preden ponovno-navedete opravilo.