IMTS 2018: Освоение передовых шлифовальных кругов для авиационных суперсплавов

Получите более глубокое понимание того, как лучше шлифовать материалы суперсплавов. Если вы посещаете IMTS в этом году, обратите внимание на множественные конференционные сессии, сфокусированные на высокопроизводительном шлифовании — и увидите техники, которые помогут вам в ваших ежедневных обработочных операциях.

Широко используемые в авиационном и энергетическом секторах, металлы вроде Inconel 718, Hastelloy C-276 и Monel K500 являются и температурно-, и коррозийно-стойкими, с механическими свойствами, далеко превосходящими их слабых стальных кузенов.

«Никелевые суперсплавы, составляющие более 40 процентов общего веса авиационного двигателя, находят применение в камере сгорания и турбинных секциях двигателя», — отмечает доктор К. Филип Варгхиз, лидер группы передовых прикладных инженерий в Norton | Saint Gobain, в описании конференционной презентации IMTS 2018. «Их использование в основном обусловлено уникальным сочетанием высокотемпературной прочности, вязкости и сопротивления деградации в экстремальной среде». Варгхиз представляет «Высокопроизводительное шлифование никелевых суперсплавов» в среду, 12 сентября, в 10 утра на IMTS в Чикаго.

К сожалению, эти суперсплавы также довольно сложны для шлифовки. Рабочее упрочнение обычное из-за высоких давлений, вовлеченных, и плохая теплопроводность большинства суперсплавов означает, что тепло в шлифовальной зоне высокое, возможно повреждая заготовку, если оставлено непроверенным. Это также может означать, что заготовки должны быть разрешены остыть и «расслабиться» между черновой и чистовой операциями.

Где сталь B1112 имеет рейтинг обрабатываемости 100 процентов, большинство инконелов приходят на 12 процентов, и высококобальтовый L-605 (также известный как Haynes 25) ранжируется всего на 9 процентах обрабатываемости. Добавляя оскорбление к обиде, шлифовка обычно один из последних процессов, выполняемых на заготовке. Сроки доставки клиентам могут легко проскальзить в случае бракованных деталей или других производственных задержек. Будь то плоское, цилиндрическое или бесцентровое шлифование, работа с этими супер-материалами может быть пугающей.

Оставайтесь в курсе всего, что связано с IMTS, прямо здесь.

Типы шлифовальных кругов: Выбор правильного круга для суперсплавов

К счастью, есть несколько способов стать высокопроизводительным шлифовальным цехом, начиная с выбора лучших шлифовальных кругов. Многие эксперты предлагают, что параметры, используемые для шлифовки стали, равнозначно применимы к суперсплавам. Это в свою очередь предполагает, что оксид алюминия круг — предпочтительный для шлифовки углеродистых и легированных сталей — первый выбор для суперсплавов. Это хороший совет, хотя большинство поставщиков шлифовальных кругов предлагают премиальные продукты, специально спроектированные для никелевых материалов. Это в общем керамико-алюминиевая смесь, которая из-за хрупкого, но прочного связующего генерирует минимальное тепло и в значительной степени самоостраивается.

«Только специфические абразивные круги, которые могут удалять запас при низком пороговом питании/силах и потреблять более низкую удельную энергию в шлифовке этих суперсплавов, могут выжить в конфликтующих целях более высокой продуктивности, а также более высокого срока службы круга в процессе HPG [высокопроизводительного шлифования]», — отмечает Варгхиз.

Поскольку суперсплавы липкие и имеют тенденцию загружать круг, это важный атрибут. Также важна потребность в открытом зерне, которая помогает устранить накопление тепла, ведущее к тепловой проверке и микротрещинам. Худший случай, круг, который загружается и трит поверхность заготовки, а не режет её, может вызвать то, что известно как белый слой, большой нон-но в авиационном мире, потому что он снижает поверхностную целостность материала.

Конечно, выбор шлифовального круга зависит от многих факторов. Плоские шлифовальные операции ведут себя иначе, чем цилиндрическое шлифование — и цилиндрическое шлифование ведет себя иначе, чем плавное подача или бесцентровое шлифование. Фактический суперсплав, обрабатываемый, и количество удаления материала играет роль также — где витрифицированный CBN круг может работать лучше для чернового шлифования скошенной формы шестерни в титане, плавное подача шлифования корневой формы на инконелевой турбинной лопатке часто требует передовый керамический.

Роль СОЖ и режущих жидкостей в высокопроизводительном машинном шлифовании

Точно так же, как открытое зерно, самоостраивающийся круг — хорошее место для начала при шлифовке суперсплавов, так и высококачественная, хорошо фильтрованная и поддерживаемая водорастворимая режущая жидкость, предпочтительно с серными и/или хлорными добавками для обеспечения смазки. Это обеспечит максимальное удаление материала без риска теплового поверхностного повреждения. Это сказано, убедитесь проверить с вашим клиентом на использовании серных и хлорных режущих жидкостей, так как некоторые авиационные компании ограничивают их использование из-за возможности внутризерновой коррозии.

В случае CBN кругов, однако, или где клиент запрещает использование определенных водорастворимых масел, прямое масло должно использоваться, хотя это признанно не так эффективно в удалении тепла, как водосмешиваемое СОЖ. Какой бы жидкость ни была, её скорость должна превышать скорость круга, измеренную на поверхности заготовки. И если шлифуете специальную форму, форма сопла должна соответствовать этой форме, чтобы обеспечить 100-процентное покрытие. Наконец, поскольку шлифовка имеет тенденцию разбивать жидкости на микроскопические частицы, и поскольку эти частицы могут быть канцерогенными, всегда используйте надлежаще размеренную систему воздушной фильтрации для безопасности оператора.

Выберите правильный поддерживающий шлифовальный обдир

Поскольку суперсплавы толкают пределы любого шлифовального процесса, окно эффективности круга часто довольно мало. Поэтому может быть необходимо менять их в процессе, как связующее, зерно и твердость, используемые для черновой обработки, могут быть полностью бесполезны для точной чистовой. Как любой оператор шлифовального станка знает, смена шлифовальных кругов — факт жизни, но для производственных целей станок с автоматическими возможностями смены круга принесет вам большой шаг ближе к оптимальной пропускной способности.

Другой большой шаг — непрерывное обдирание круга. Послепродажные аксессуары существуют, хотя заказ этой опции на вашем следующем ЧПУ-шлифовальном станке, вероятно, лучшая ставка, бюджет позволяя. По тем же причинам, что открытое зерно, самоостраивающиеся круги наиболее эффективны с суперсплавами, непрерывное обдирание оставляет круг острым во все времена. Шлифовальные силы снижены, качество поверхности и точность улучшены, и мало заботы о создании белых слоев или других типов поверхностного повреждения критических авиационных, ядерных или медицинских компонентов.

Если ваш текущий шлифовальный круг в подростковом возрасте или старше и у вас есть рабочая нагрузка для его поддержки, инвестируйте в современный ЧПУ-шлифовальный станок, спроектированный специально для требовательной авиационной работы. С функциями вроде авто-обдирания, интегрированного измерения деталей, смены паллет и роботизированной обработки деталей — и продвинутого, многоосевого контроля движения, сегодняшние станки хорошо стоят инвестиций. Если вы хотите быть высокопроизводительным шлифовальным цехом, это может быть идеальное место для начала.

Вы преодолели общие проблемы в шлифовке суперсплавов? Поделитесь своими историями.