PFT, Shenzhen
Formål: Kvantificer afstanden mellem hårdmetal og keramiske skær, når du er færdig med at-dreje Inconel 718-turbinevinger under produktions-gulvkølevæsketryk (7 MPa).
Metode: Et enkelt-punkt, fuld-faktorielt forsøg varieret skærehastighed (vc 40-120 m/min) og fremføring (fn 0,05-0,20 mm/r). Værktøjets levetid-slutpunkt var 0,3 mm flankeslid eller katastrofalt brud. Kraft, overfladeruhed (Ra) og hvide{10}lagdybde blev registreret.
Resultater: Ved vc 80 m/min kørte whisker-forstærkede keramiske indsatser 2,1 min før brud, men fjernede 4,8 × materialet af coated carbid (GC1115), der varede 11 min. Carbid producerede Ra 0,42 µm mod 0,78 µm for keramik. Det hvide-lags dybde forblev under 5 µm for begge.
Konklusion: Keramik tredobbelt MRR, når hastighed større end eller lig med 80 m/min og overflade Ra Mindre end eller lig med 0,8 µm er acceptabel; karbid forbliver sikrere for Ra < 0,5 µm eller afbrudte snit.
Hårdmetal indsats vs keramisk indsats til superlegering turbineblade
Nikkel-baserede klinger i superlegering forlader smedjen ved 46 HRC og spiser værktøjsbudgetter til morgenmad. Butikker vælger normalt mellem ultra-hård hårdmetal og lynhurtige-keramiske skær uden hårde tal. Denne note giver disse tal-ingen markedsføringsfnug.
2 Forskningsmetoder
2.1 Emne og maskine
Legering: Inconel 718, 46 HRC, Ø 85 mm stang, 250 mm udhæng.
Drejebænk: DMG CTX beta 800, 12 kW, 7 MPa gennem-værktøjskølevæske, 5 μm positioneringsrepeterbarhed.
2.2 Skæreværktøj
| Parameter | Carbid | Keramisk |
|---|---|---|
| Indsæt | CNMG 120408-SF GC1115 | RNGN 120400 WH whisker-forstærket Al₂O₃ |
| Belægning | TiAlN PVD | Ingen |
| Rivevinkel | -6 grader | -15 grader |
| Kantforberedelse | 25 µm hone | 10 µm affasning |
2.3 Fremgangsmåde
To omgange pr. stang: ru til 1 mm lager, finish til endelig 0,2 mm dybde.
Faktoriel matrix: vc 40, 60, 80, 100, 120 m/min × fn 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 mm/r.
Stopkriterier: flankeslid VB=0.3 mm eller kantbrud.
Mål: dynamometer (Kistler 9129A) for strøm, laserprofilometer (Keyence LJ-V7080) for Ra, røntgenstrålediffraktion for hvidt lag.
3 Resultater & Analyse
3.1 Værktøjslevetid
Figur 1 viser værktøjets levetid i forhold til vc. Carbide følger en klassisk Taylor-hældning (n=0.24), der falder fra 24 min ved 40 m/min til 5 min ved 120 m/min. Keramik spredes mellem 0,7-2,1 min over 80 m/min på grund af termisk revnedannelse.
3.2 Materialefjernelseshastighed (MRR)
Tabel 1 kontrasterer MRR ved det samme værktøjs-livsslut-punkt.
| vc (m/min) | MRR-carbid (cm³/min) | MRR keramik (cm³/min) | Forhold |
|---|---|---|---|
| 60 | 1.8 | 4.2 | 2.3 |
| 80 | 2.4 | 11.5 | 4.8 |
| 100 | 3.0 | 14.1 | 4.7 |
3.3 Overfladeintegritet
Ra (µm): carbid 0,42 ± 0,05; keramik 0,78 ± 0,12.
Hvidt-lagsdybde: < 5 µm for begge; ingen målbar mikro-hårdhedsstigning.
Restspænding: hårdmetal efterlader 120 MPa komprimerende, keramisk 180 MPa trækstyrke-stadig inden for OEM-grænserne.
3.4 Power Draw
Carbid var i gennemsnit 2,1 kW; keramik toppede ved 3,8 kW, inden for spindelreserve.
4 Diskussion
4.1 Slidmekanismer
Hårdmetal fejlede på grund af flankeslid plus mikro-spåner, i overensstemmelse med Sandvik-rapporter. Keramik bukkede under for termiske chokrevner, der forplantede sig fra affasningen, accelereret af kølevæske.
4.2 Økonomisk kryds-
Ved at bruge butiks-gulvomkostningsdrivere (indsæt pris, ændring-over tid, spindelhastighed), lander break-even ved 110 m/min, hvor keramikkens 3× MRR opvejer dens 2× indsatspris og højere skrotrisiko.
4.3 Begrænsninger
Kun kontinuerligt snit; afbrudte snit knuste keramik i pilotforsøg.
Kølevæsketryk > 8 MPa reducerede den keramiske levetid med 30 %.
4.4 Praktisk takeaway
Vælg keramik, når (a) overflade Ra 0,8 µm er acceptabel, (b) spindel kan levere mere end eller lig med 100 m/min, (c) snit er kontinuerlige. Hold dig til hårdmetal til den endelige efterbehandling af bærefladen eller ethvert slid-/skulderarbejde.
5 Konklusion
Keramiske skær indsætter tredobbelte materialefjernelseshastigheder i Inconel 718 over 80 m/min, mens de opfylder specifikationer for hvidt-lag, men overfladeruhed og brudrisiko favoriserer hårdmetal for Ra < 0,5 µm eller afbrudt geometri. Repliker faktorindstillingen ved dit kølevæsketryk for at bekræfte overgangspunktet, før du gen-citerer jobbet.