Ⅰ.Введение

Суперсплавы - это металлические материалы, которые сохраняют отличную прочность, устойчивость к окислению и коррозионную устойчивость при высоких температурах.Ядерная промышленностьОднако их превосходные свойства создают значительные проблемы для обработки.высокие температуры резкиВ этой статье рассматриваются распространенные проблемы, возникающие при отделке сверхсплавов, и предлагаются соответствующие решения.

Ⅱ.Что такое суперсоединение?

Суперсплавы (или высокотемпературные сплавы) - это металлические материалы, которые сохраняют высокую прочность и выдающуюся устойчивость к окислению и коррозии в условиях повышенной температуры.Они могут надежно работать под сложным напряжением в среде окислительной и газообразной коррозии от 600°C до 1100°CСуперсплавы в основном включают сплавы на основе никеля, кобальта и железа и широко используются в аэрокосмической, газовой турбинах, атомной энергетике, автомобильной и нефтехимической промышленности.

Ⅲ.Характеристики сверхсоединений

1.Высокая прочность при высоких температурах
Способен выдерживать высокие нагрузки в течение длительных периодов при высоких температурах без значительной деформации.

2.Отличная устойчивость к окислению и коррозии
Сохраняет стабильность конструкции даже при воздействии воздуха, газов сгорания или химических сред при повышенной температуре.

3.Хорошая устойчивость к усталости и переломам
Способен выдерживать тепловые циклы и ударные нагрузки в экстремальных условиях.

4.Стабильная микроструктура
Обладает хорошей структурной устойчивостью и устойчивостью к деградации при длительном использовании при высоких температурах.

Ⅳ.Типичные материалы сверхсоединений

1.Сверхсоединения на основе никеля
Международно общие оценки:

2.Сверхсоединения на основе кобальта

Международно общие оценки:

Общие китайские классы (с международными эквивалентами):

3.Суперсоединения на основе железа

Особенности:Низкая стоимость, хорошая обработка; подходит для среднетемпературных условий (≤ 700 °C).

Международно общие оценки:

Общие китайские классы (с международными эквивалентами):

4.Сравнение сверхсоединений на основе никеля, кобальта и железа

Ⅴ. Примеры применения сверхсоединений

Ⅵ.Проблемы обработки сверхсоединений

1Высокая прочность и твердость:

Суперсоединения сохраняют высокую прочность даже при комнатной температуре (например, прочность на растяжение Inconel 718 превышает 1000 MPa).они имеют тенденцию к формированию закаленного слоя ((с увеличением твердости в 2-3 раза)В таких условиях износ инструмента усугубляется, сила резки сильно колеблется.и отломки режущего края с большей вероятностью произойдут.

2Плохая теплопроводность и концентрированная режущая теплота:

Суперсплавы имеют низкую теплопроводность (например, теплопроводность Inconel 718 составляет всего 11,4 W/m·K,около одной трети от стальной).и температура кончика резки может превышать 1000°CЭто приводит к смягчению материала инструмента ((из-за недостаточной красной твердости) и ускоряет износ диффузии.

3Сильное ожесточение:

Поверхность материала становится тверже после обработки, что еще больше усиливает износ инструмента.

4Высокая прочность и трудности в управлении чипами:

Шипы сверхсплавов очень прочные и не легко ломаются, часто образуя длинные шипы, которые могут обернуться вокруг инструмента или поцарапать поверхность заготовки.Это влияет на стабильность процесса обработки и увеличивает износ инструмента.

5Высокая химическая реактивность:

Сплавы на основе никеля склонны к диффузионным реакциям с материалами инструмента ((такими как цементированные карбиды WC-Co), что приводит к износу клея.образует полумесяца-образный кратер износа.

Ⅶ.Частые проблемы при измельчении сверхсплавов с помощью конечных мельниц

1Сильное износ инструмента.

• Высокая твердость и прочность сверхсплавов приводят к быстрому износу грабли и боковых поверхностей конечного мельницы.

• Высокие температуры резания могут вызвать трещины от термической усталости, пластическую деформацию и износ при диффузии.

2. Чрезмерная температура резки

• Плохая теплопроводность сверхсплавов означает, что большое количество тепла, вырабатываемого при резке, не может быть своевременно рассеяно.

• Это приводит к локальному перегреву инструмента, что в тяжелых случаях может вызвать выгорание инструмента или разделение.

3- Тяжелая работа.

• Суперсоединения склонны к закаливанию во время обработки, причем твердость поверхности быстро увеличивается.

• На следующем этапе резки наступает более жесткая поверхность, что усугубляет износ инструмента и увеличивает силу резки.

4.Высокие режущие силы и сильные вибрации

• Высокая прочность материала приводит к большим силам резания.

• Если конструкция инструмента не спроектирована должным образом или если инструмент не надежно закреплен, это может привести к вибрациям и трепетам при обработке, что может привести к повреждению инструмента или плохой отделке поверхности.

5.Сцепление инструментов и укрепление края

• При высоких температурах материал имеет тенденцию крепнуть к режущему краю инструмента, образуя накопившийся край.

• Это может вызвать нестабильную резку, царапины поверхности на заготовке или неточные размеры.

6Плохое качество обрабатываемой поверхности

• Частые дефекты поверхности включают в себя высыпания, царапины, твердые пятна на поверхности и обесцвечивание в зоне, пораженной теплой.

• Высокая шероховатость поверхности может повлиять на срок службы деталя.

7Короткий срок службы инструмента и высокие затраты на обработку

• Совокупный эффект вышеперечисленных проблем приводит к гораздо более короткому сроку службы инструмента по сравнению с обработкой материалов, таких как алюминиевый сплав или низкоуглеродистая сталь.

• Частая замена инструментов, низкая эффективность обработки и высокие затраты на обработку.8. Решения и оптимизация

Ⅷ. Решения и рекомендации по оптимизации

1.Решения для тяжелого износа инструментов:

1.1.Выберите сверхтонкий карбид зерна ((Submicron/Ultrafine grain Carbide), который предлагает превосходную износостойкость и прочность поперечного разрыва.

*Ультратонкозернистый цементированный карбид широко используется в формах, режущих инструментах, прецизионной обработке, электронных компонентах и других областях из-за его отличной износостойкости и высокой твердости.Типичный размер зерна WC колеблется примерно от 0.2 до 0,6 мкм. Согласно стандартам разных стран и марок, обычно используемые сорта ультратонкозернистого цементированного карбида следующие:

A.China Common Ultrafine Grain Cemented Carbide Grades (например, XTC, Zhuzhou Cemented Carbide, Jiangxi Rare Earth, Meirgute и т.д.)

B. Немецкие классы (например, CERATIZIT, H.C. Starck и т.д.)

C.Японские марки (например, Mitsubishi, Sumitomo, Toshiba и т.д.)

D. Соединенные Штаты Америки (Kennametal, Carbide USA)

1.2.Оптимизировать геометрию инструмента, например, уменьшить угол грабежа и сохранить умеренный угол просвета, чтобы повысить прочность края.

1.3Проводить заточку края, чтобы предотвратить отломки и распространение микро трещин.

2.Решения для чрезмерной температуры резки:

2.1 Использовать высокоэффективные теплоустойчивые покрытия, такие как AlTiN,SiAlN или nACo, способные выдерживать температуру резки 800-1000°C.

2.2 Внедрять системы охлаждения под высоким давлением ((HPC) или минимальное количество смазки ((MQL) для быстрого удаления тепла от резки.

2.3 Уменьшить скорость резки ((Vc) для минимизации генерации тепла.

3.Решения для усиления тяжелого труда:

3.1 Увеличить подачу на зуб ((fz) для уменьшения времени пребывания инструмента в закаленном слое.

3.2 Для постепенного удаления закаленного слоя следует использовать меньшую глубину разреза и несколько проходов.

3.3 Держите инструмент острым, чтобы избежать резки с тупым краем через закаленный слой.

4.Решения для высоких сил резки и сильных вибраций:

4.1 Для уменьшения резонанса используют инструменты с переменной спиралью и переменным тоном (неравномерное расстояние).

4.2 Минимизируйте длину надвеса инструмента ((сохраняйте соотношение L/D<4) для повышения жесткости.

4.3 Оптимизировать конструкцию светильников для улучшения стабильности заготовки.

4.4 Планируйте путь резки разумно, используя периферийную фрезерную обработку вместо фрезерной обработки, когда это возможно.

5.Решения для сцепления инструментов и скрепления краев:

5.1 Выбирать покрытия с низким коэффициентом трения (например, TiB2,DLC,nACo) для уменьшения склонности к сцеплению.

5.2 Для улучшения смазки используют жидкости для резки или MQL.

5.3 Сохранять острые режущие края для предотвращения скребления и накопления тепла, вызванного тупыми инструментами.

6.Решения для плохого качества поверхности:

6.1 Оптимизировать углы просвета и обработку краев для улучшения гладкости резки.

6.2 Уменьшить скорость подачи, чтобы свести к минимуму вибрации и отпечатки от резки.

6.3 Использование тонкомольных инструментов для окончательной обработки и рассмотрение нескольких этапов: грубое фрезирование→полуфрезирование→конечное фрезирование.

6.4 Наносить режущие жидкости для предотвращения локального перегрева и окисления.

7.Решения для короткого срока службы инструмента и высоких затрат на обработку:

7.1 Всесторонне применять вышеуказанные стратегии для продления срока службы каждого инструмента.

7.2 Устанавливать системы мониторинга инструмента (например, автоматическое обнаружение замены инструмента/жизни инструмента) для предотвращения чрезмерного использования.

7.3 Выбирать хорошо известные бренды или высококачественные покрытые инструменты для повышения общей экономической эффективности.

7.4 Для серийной обработки сверхсоединений рекомендуется использовать специальные инструменты для оптимизации эффективности и затрат.

Ⅸ.Рекомендуемые параметры резки

Пример: Inconel 718

Примечания:

• Охлаждение под высоким давлением: Этот метод эффективен в быстром удалении тепла и уменьшении износа инструмента во время грубого обращения.

• Минимальное количество смазки ((MQL):Это может быть использовано в грубости, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду, обеспечивая при этом адекватную смазку.

• Окончательные работы: для отделки рекомендуется охлаждение под высоким давлением, чтобы обеспечить качество поверхности и предотвратить тепловое повреждение.

Эти параметры оптимизированы для обработки Inconel 718, учитывая его сложные свойства материала, такие как высокая прочность, жесткость и склонность к отверждению.В зависимости от конкретных возможностей машины и условий инструмента могут потребоваться корректировки..

ⅩЗаключение.

Несмотря на сложность, обработка сверхсплавов управляема при правильном выборе инструмента и оптимизации процесса.геометрия, покрытий, охлаждения и стратегии.

Для пользовательских потребностей в инструментах или конкретных решений для обработки сверхсоединений, не стесняйтесь связываться с нами для получения технической поддержки и образцов.