5 советов по резке жаропрочных сплавов на основе никеля

Никель и родственные ему сплавы трудно поддаются резке, но коррозионная стойкость и прочность никеля делают его идеальным для многих областей применения, в том числе в аэрокосмической и других ключевых производственных отраслях. Получите четкие и краткие советы о том, как работать с этим жизненно важным материалом и как максимально эффективно использовать режущие инструменты.

Никель под номером 28 в периодической таблице был впервые выделен в 1751 году. Его название происходит от убеждения немецких горняков в том, что красновато-коричневый металл, известный тогда как «купферникель» (что переводится как «дьявольская медь»), вызывает у них тошноту. . На самом деле их болезнь была вызвана высоким содержанием мышьяка в руде, которую они добывали на кобальтовых рудниках Швеции.

Никель является чрезвычайно важным металлом. Наряду с хромом это один из наиболее важных легирующих элементов, используемый в самых разных сталях, нержавеющих сталях и суперсплавах. Он прочен, устойчив к коррозии и обладает превосходными прочностными и ударными характеристиками. Общие типы никелевых сплавов включают Inconel, Hastelloy, Waspaloy, нержавеющие стали, включая 304, 316 и 17-4, и другие. При наличии острого инструмента и правильных параметров резания чистый никель не очень сложно точить или фрезеровать, хотя никелевые сплавы, такие как Ni-Span-C 902 и Monel K-500, имеют рейтинг обрабатываемости 15 процентов или меньше. Вот несколько вещей, которые вам следует знать, если вы сейчас работаете или собираетесь работать с этим сложным материалом.

1. Держите свои металлорежущие инструменты для никелевых сплавов покрытыми и острыми

Никель и его различные сплавы имеют тенденцию упрочняться при механической обработке. Есть несколько способов борьбы с этим. Во-первых, режущий инструмент должен иметь положительный передний угол и острую кромку. Поскольку она менее хрупкая, чем карбид, быстрорежущая сталь может работать хорошо, хотя скорость резания в этом случае должна быть достаточно низкой, обычно на уровне 100 футов поверхности в минуту или меньше в качестве отправной точки.

В зависимости от сплава прочный твердый сплав премиум-класса с PVD-покрытием, как правило, обеспечивает наилучшую стойкость инструмента и производительность, хотя некоторые поставщики режущего инструмента предлагают в качестве альтернативы керамику или металлокерамику — прислушивайтесь к их рекомендациям. CBN может использоваться на закаленных 17-4 PH и подобных термообработанных сплавах. По возможности используйте круглую пластину или пластину с положительным углом в плане, чтобы свести к минимуму зазубрины. Концевые фрезы с регулируемой спиралью и канавками помогают устранить гармоники, приводящие к вибрациям. При использовании быстрорежущей стали сверла должны иметь острое долотообразное лезвие и разрезное острие под углом 135 градусов. Поддерживайте остроту инструментов и заменяйте их как можно раньше, прежде чем случится беда.

2. Сохраняйте твердость при резке никелевого сплава

Сделать установку как можно более жесткой — хороший совет для любого применения механической обработки, но особенно для сверхтвердых металлов, таких как никель и никельсодержащие сплавы. Для фрезерных операций чаще всего используют термоусадочную оправку, за ней следуют гидравлические или механические фрезерные патроны. Оставьте держатели боковых замков в ящике для инструментов. Аналогичным образом, по возможности следует использовать гидравлический зажим, даже если это означает приобретение новых тисков и патронов. Выступы должны быть сведены к минимуму, чтобы избежать отклонения инструмента и сопутствующей вибрации. Это может быть подходящее время для изучения расточных инструментов с гашением вибрации, и если ваш станок оснащен таким оборудованием, обязательно изучите и задействуйте его функции защиты от вибрации.

Хотите узнать больше о жаропрочных металлах, используемых в авиационной промышленности? Прочитайте «4 аэрокосмических материала, которые набирают популярность».

3. Чтобы увеличить срок службы инструмента, агрессивно настраивайте подачи и скорости

Возникли проблемы со сроком службы инструмента? Ваш первый порыв может состоять в том, чтобы ослабить подачу и замедлить шпиндель. Плохая идея. Все производители режущего инструмента указывают рекомендуемые скорости резания, глубину резания и диапазоны скоростей подачи. Когда возникают проблемы, часто бывает полезно стремиться к верхнему пределу этих параметров и сокращать более агрессивно, а не меньше. Это, однако, в первую очередь зависит от только что упомянутых моментов - жесткой установки, а также от использования режущего инструмента правильного класса. Прежде всего, научитесь определять виды отказов — надрезы на глубине линии реза и нарост на кромке (BUE) характерны для материалов на основе никеля, оба из которых приводят к катастрофическому отказу инструмента, если их своевременно не устранить.

4. Выберите правильную траекторию

Правильные стратегии программирования имеют первостепенное значение. Трохоидальные траектории обеспечивают постоянную нагрузку на стружку и предотвращают удары как по режущему инструменту, так и по заготовке. Так как сплавы на основе никеля являются прочными, переходы должны быть значительно меньше радиуса фрезы, а скорости подачи должны быть относительно высокими. И наоборот, минимальная глубина резания при токарной обработке должна быть не меньше радиуса вершины инструмента, а желательно в несколько раз больше, если это возможно. Технологии фрезерования с высокой подачей, использующие пуговичную и сравнимую геометрию режущего инструмента, направляют усилия вверх к шпинделю, сводя к минимуму прогиб. Врезание и выход из резания эффективно как на токарных станках с ЧПУ, так и на обрабатывающих центрах. Не прячьтесь по углам.

5. Найдите зону «Златовласка»:задокументируйте свои параметры и условия резки

Чтобы найти оптимальное решение для обработки сплавов с высоким содержанием никеля, требуются пробы и ошибки. Вы можете избежать неожиданных сбоев, разработав предсказуемый, проверенный процесс, но это, в свою очередь, требует документирования того, какие инструменты, сплавы, покрытия и параметры резания были опробованы, а также результатов для каждого из них. Делайте детские шаги. Не бойтесь выйти за рамки рекомендаций производителя, но убедитесь, что процесс стабилен, прежде чем отойти от машины. Если он у вас есть, используйте функцию управления сроком службы инструмента вашего станка или инструментальной кроватки, чтобы отслеживать, как долго инструмент находился в резке, а если нет, документируйте срок службы инструмента старомодным способом, используя ручку и бумагу. Если вы можете выжать из вставки 15 минут, считайте себя счастливчиком. Обработка никеля — не время для племенных знаний, секретов второй смены или неконтролируемых изменений процесса. Получить документацию.

С какими проблемами или проблемами вы столкнулись при резке никеля или его сплавов? Поделитесь своим опытом.