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:

• Выбирайте сверхтонкий карбидный материал с зерном ((Submicron/Ultrafine grain Carbide), который предлагает превосходную износостойкость и прочность поперечного разрыва.

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

• Проводить заточку краев, чтобы предотвратить отломки и распространение микротрещин.

2.Решения для чрезмерной температуры резки:

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

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

• Уменьшить скорость резки ((Vc) для минимизации теплопроизводства.

3.Решения для усиления тяжелого труда:

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

• Выбирайте более мелкие глубины резки и несколько проходов для постепенного удаления закаленного слоя.

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

4.Решения для высоких сил резки и сильных вибраций:

• Используйте инструменты с переменной спиралью и переменной высотой (неравное расстояние) для уменьшения резонанса.

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

• Оптимизировать конструкцию светильников для улучшения стабильности заготовки.

• Умно планируйте путь резки, используя периферийную фрезерную обработку вместо фрезерной, когда это возможно.

5.Решения для сцепления инструментов и скрепления краев:

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

• Используйте жидкости для резки или MQL для улучшения смазки.

• Сохраняйте острые режущие края, чтобы предотвратить царапины и накопление тепла, вызванное тупыми инструментами.

6.Решения для плохого качества поверхности:

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

• Уменьшить скорость подачи, чтобы свести к минимуму вибрации и отметины резки.

• Использование тонкомольных инструментов для отделки и рассмотрение нескольких этапов: грубое фрезирование→полуфрезирование→фрезирование.

• Наносить режущие жидкости для предотвращения локального перегрева и окисления.

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

• Всесторонне реализовать вышеуказанные стратегии для продления срока службы каждого инструмента.

• устанавливать системы мониторинга инструмента (например, автоматическое обнаружение перемены инструмента/жизненного периода) для предотвращения чрезмерного использования.

• Выбирайте известные бренды или высококачественные покрытые инструменты для повышения общей экономичности.

• Для массовой 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.