Ⅰ.Εισαγωγή

Τα υπεράνωτα είναι μεταλλικά υλικά που διατηρούν εξαιρετική αντοχή, αντοχή στην οξείδωση και αντοχή στη διάβρωση σε υψηλές θερμοκρασίες.πυρηνικές βιομηχανίεςΗ αλκοολική αλκοολική αλκοολική αλκοολική αλκοολική αλκοολική αλκοολική αλκοολικήυψηλές θερμοκρασίες κοπήςΤο άρθρο αυτό διερευνά τα κοινά προβλήματα που αντιμετωπίζονται κατά την τελική άλεση των υπερσυσταμάτων και παρέχει αντίστοιχες λύσεις.

Ⅱ.Τι είναι ένα Superalloy;

Τα υπερσυναλλέγματα (ή τα κράματα υψηλής θερμοκρασίας) είναι μεταλλικά υλικά που διατηρούν υψηλή αντοχή και εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση σε περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας.Μπορούν να λειτουργούν αξιόπιστα κάτω από πολύπλοκα στρες σε περιβάλλοντα οξειδωτικής και αέριας διάβρωσης από 600 °C έως 1100 °CΤα υπερσυναλλέγματα περιλαμβάνουν κυρίως κράματα με βάση το νικέλιο, το κοβάλτιο και το σίδηρο και χρησιμοποιούνται ευρέως στην αεροδιαστημική, τις αεριοστροβίλες, την πυρηνική ενέργεια, την αυτοκινητοβιομηχανία και τις πετροχημικές βιομηχανίες.

Ⅲ.Χαρακτηριστικά των υπερσυναλλασμάτων

1.Υψηλή αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες
Δυνατότητα αντοχής σε υψηλή πίεση για παρατεταμένες περιόδους σε υψηλές θερμοκρασίες χωρίς σημαντική παραμόρφωση.

2.Εξαιρετική αντοχή στην οξείδωση και τη διάβρωση
Διατηρεί τη δομική σταθερότητα ακόμη και όταν εκτίθεται σε αέρα, αέρια καύσης ή χημικά μέσα σε υψηλές θερμοκρασίες.

3.Καλή αντοχή κατά της κόπωσης και των καταγμάτων
Δυνατότητα αντίστασης σε θερμικούς κύκλους και φορτία πρόσκρουσης σε ακραία περιβάλλοντα.

4.Σταθερή μικροδομή
Δείχνει καλή δομική σταθερότητα και αντιστέκεται στην υποβάθμιση της απόδοσης κατά τη διάρκεια μακροχρόνιας χρήσης σε υψηλές θερμοκρασίες.

Ⅳ.Τυπικά υλικά υπεράνωσης

1.Υπεργύλαια με βάση το νικέλιο
Διεθνώς κοινές βαθμίδες:

2.Υπεργύλαια με βάση το κοβάλτιο

Διεθνώς κοινές βαθμίδες:

Κινέζικες βαθμίδες (με διεθνή ισοδύναμα):

3.Υπεραλλωσίες με βάση το σίδηρο

Χαρακτηριστικά:Χαμηλό κόστος, καλή επεξεργασιμότητα· κατάλληλο για περιβάλλον μεσαίας θερμοκρασίας (≤ 700°C).

Διεθνώς κοινές βαθμίδες:

Κινέζικες βαθμίδες (με διεθνή ισοδύναμα):

4.Σύγκριση των υπερσυναλλασμάτων με βάση το νικέλιο, το κοβάλτιο και το σίδηρο

Ⅴ. Παραδείγματα εφαρμογής των υπερσυσταμάτων

Ⅵ.Προκλήσεις στη Μεταποίηση Υπερσυσταμάτων

1Υψηλή αντοχή και σκληρότητα:

Τα υπερσυναρτήματα διατηρούν υψηλή αντοχή ακόμη και σε θερμοκρασία δωματίου (π.χ. η αντοχή σε έλξη του Inconel 718 υπερβαίνει τα 1000 MPa).έχουν την τάση να σχηματίζουν ένα στρώμα σκληρής εργασίας (με αυξημένη σκληρότητα 2-3 φορές),που αυξάνει σημαντικά την αντίσταση της κοπής σε μεταγενέστερες εργασίες.και η θραύση της κοπής είναι πιο πιθανό να συμβεί.

2Κακή θερμική αγωγιμότητα και συγκεντρωμένη θερμότητα κοπής:

Τα υπερσυναρτήματα έχουν χαμηλή θερμική αγωγιμότητα (π.χ. η θερμική αγωγιμότητα του Inconel 718 είναι μόνο 11,4 W/m·K, περίπου το ένα τρίτο της ατσάλινης).και η θερμοκρασία της κοπής μπορεί να υπερβαίνει τους 1000°CΑυτό προκαλεί την μαλακίωση του υλικού του εργαλείου (λόγω ανεπαρκούς κόκκινης σκληρότητας) και επιταχύνει την φθορά της διάχυσης.

3.Σοβαρή Εργασία Σκληροποίηση:

Η επιφάνεια του υλικού γίνεται σκληρότερη μετά την επεξεργασία, γεγονός που εντείνει περαιτέρω την φθορά του εργαλείου.

4.Υψηλή αντοχή και δυσκολία στον έλεγχο των τσιπ:

Τα κομματάκια των υπερανωμάτων είναι εξαιρετικά ανθεκτικά και δεν σπάνε εύκολα, σχηματίζοντας συχνά μακρά κομματάκια που μπορούν να τυλίξουν το εργαλείο ή να γρατζουνίσουν την επιφάνεια του εργαστηρίου.Αυτό επηρεάζει τη σταθερότητα της διαδικασίας επεξεργασίας και αυξάνει την φθορά εργαλείων.

5Υψηλή χημική αντιδραστικότητα:

Τα κράματα με βάση το νικέλιο είναι επιρρεπή σε αντιδράσεις διάχυσης με υλικά εργαλείου (όπως τα τσιμεντοποιημένα καρβίδια WC-Co), οδηγώντας σε φθορά συγκολλητικών υλικών. Αυτό προκαλεί φθορά του υλικού επιφάνειας εργαλείου,σχηματίζοντας ένα κρατήρα φθοράς σε σχήμα ημισέληνου.

Ⅶ.Συχνά ζητήματα στη μεταλλουργία υπερσυσταμάτων με τερματικούς μύλους

1Σοβαρή φθορά εργαλείων

• Η υψηλή σκληρότητα και αντοχή των υπερσυναρτήσεων οδηγούν σε γρήγορη φθορά των επιφανειών της γρίπης και των πλευρών του τερματικού μύλου.

• Οι υψηλές θερμοκρασίες κοπής μπορούν να προκαλέσουν ρωγμές λόγω θερμικής κόπωσης, πλαστική παραμόρφωση και φθορά λόγω διάχυσης στο εργαλείο.

2Υπερβολική θερμοκρασία κοπής

• Η κακή θερμική αγωγιμότητα των υπερλυμάτων σημαίνει ότι η μεγάλη ποσότητα θερμότητας που παράγεται κατά τη διάρκεια της κοπής δεν μπορεί να εξαφανιστεί εγκαίρως.

• Αυτό οδηγεί σε τοπική υπερθέρμανση του εργαλείου, η οποία μπορεί να προκαλέσει εγκατάλειψη του εργαλείου ή θραύση σε σοβαρές περιπτώσεις.

3.Σκληρή εργασία Σκληροποίηση

• Τα υπερσυναρτήματα είναι επιρρεπή σε σκληρύνσεις κατά τη διάρκεια της μηχανικής επεξεργασίας, με την σκληρότητα της επιφάνειας να αυξάνεται ραγδαία.

• Η επόμενη φάση κοπής συναντά μια σκληρότερη επιφάνεια, η οποία επιδεινώνει την φθορά του εργαλείου και αυξάνει τις δυνάμεις κοπής.

4Υψηλές δυνάμεις κοπής και έντονες δονήσεις

• Η υψηλή αντοχή του υλικού έχει ως αποτέλεσμα μεγάλες δυνάμεις κοπής.

• Εάν η δομή του εργαλείου δεν έχει σχεδιαστεί σωστά ή εάν το εργαλείο δεν έχει σφραγιστεί σταθερά, μπορεί να οδηγήσει σε δονήσεις και κλαψούρες στη μηχανική, προκαλώντας βλάβη στο εργαλείο ή κακή τελική επιφάνεια.

5.Αρμονία εργαλείου και κατασκευασμένη άκρη

• Σε υψηλές θερμοκρασίες, το υλικό τείνει να προσκολλάται στην άκρη κοπής του εργαλείου, σχηματίζοντας μια χτισμένη άκρη.

• Αυτό μπορεί να προκαλέσει ασταθή κοπή, γρατζουνιές στην επιφάνεια του εργασιακού υλικού ή ανακριβείς διαστάσεις.

6Κακή ποιότητα της επιφάνειας

• Τα συνηθέστερα ελαττώματα της επιφάνειας περιλαμβάνουν τρύπες, γρατζουνιές, σκληρά σημεία στην επιφάνεια και αποχρωματισμό στη ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα.

• Η υψηλή τραχύτητα της επιφάνειας μπορεί να επηρεάσει τη διάρκεια ζωής του εξαρτήματος.

7Σύντομη διάρκεια ζωής εργαλείου και υψηλά κόστη μηχανικής

• Η συνδυασμένη επίδραση των παραπάνω ζητημάτων έχει ως αποτέλεσμα πολύ μικρότερη διάρκεια ζωής του εργαλείου σε σύγκριση με τα υλικά επεξεργασίας όπως το κράμα αλουμινίου ή ο χάλυβας χαμηλών εκπομπών άνθρακα.

• Οι συνέπειες είναι η συχνή αντικατάσταση εργαλείων, η χαμηλή αποδοτικότητα της μηχανικής επεξεργασίας και τα υψηλά κόστη της μηχανικής επεξεργασίας.8Λύσεις και βελτιστοποίηση

ⅧΛύσεις και συστάσεις βελτιστοποίησης

1Λύσεις για σοβαρή φθορά εργαλείων:

1.1. Επιλέξτε υλικό κάρβινου πολύ λεπτών κόκκων ((Submicron/Ultrafine grain Carbide), το οποίο προσφέρει ανώτερη αντοχή στην φθορά και αντοχή στην εγκάρσια ρήξη.

*Το χάρβυδο χύτευσης με εξαιρετικά λεπτούς κόκκους χρησιμοποιείται ευρέως σε καλούπια, εργαλεία κοπής, επεξεργασία ακριβείας, ηλεκτρονικά εξαρτήματα και άλλους τομείς λόγω της εξαιρετικής αντοχής στην φθορά και της υψηλής σκληρότητάς του.Το τυπικό μέγεθος κόκκων WC κυμαίνεται από περίπου 0.2 έως 0,6 μm. Σύμφωνα με τα πρότυπα των διαφόρων χωρών και των διαφόρων εμπορικών σημάτων, οι συνήθως χρησιμοποιούμενες κατηγορίες βαθειοσυσσωματωμένου καρβιδίου υπερλεπτών κόκκων είναι οι ακόλουθες:

Α.Κίνα Συνηθισμένες κατηγορίες χυτοσυσσωματωμένων καρβιδίων με πολύ λεπτούς κόκκους (π.χ. XTC, χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσυσσωματωμένο χυτοσσωματωμένο χυτοσσωματωμένο χυτοσσωματωμένο χυ

Β.Γερμανικές βαθμίδες (π.χ. CERATIZIT, H.C. Starck κλπ.)

Γ.Ιαπωνικές κλάσεις (π.χ. Mitsubishi, Sumitomo, Toshiba κλπ.)

D. Κατηγορίες ΗΠΑ ((Κενναμετάλ, Καρβίδιο ΗΠΑ)

1.2.Αναπροσαρμόστε τη γεωμετρία του εργαλείου, όπως τη μείωση της γωνίας της γρίπης και τη διατήρηση μιας μέτριας γωνίας διαφάνειας, για να βελτιώσετε την αντοχή της άκρης.

1.3- Εκτελέστε οδοντότητα άκρων για να αποφευχθεί η θραύση και η διάδοση μικροτσίμπησης.

2Λύσεις για υπερβολική θερμοκρασία κοπής:

2.1 Χρησιμοποιούνται υψηλής απόδοσης ανθεκτικές στη θερμότητα επιχρίσεις, όπως AlTiN, SiAlN ή nACo, ικανές να αντέχουν σε θερμοκρασίες κοπής 800-1000 °C.

2.2 Εφαρμόζονται συστήματα ψύξης υψηλής πίεσης (HPC) ή ελάχιστης ποσότητας λιπαντικής (MQL) για την άμεση αφαίρεση της θερμότητας κοπής.

2.3 Μείωση της ταχύτητας κοπής ((Vc) για την ελαχιστοποίηση της παραγωγής θερμότητας.

3Λύσεις για την σκληρότητα της σκληρής εργασίας:

3.1 Αύξηση της τροφοδοσίας ανά δόντι (fz) για τη μείωση του χρόνου διαμονής του εργαλείου στο στρώμα που σκληρύνεται από την εργασία.

3.2 Επιλέξτε μικρότερα βάθη κοπής και πολλαπλές περάσεις για την σταδιακή αφαίρεση του σκληρυνμένου στρώματος.

3.3 Το εργαλείο πρέπει να διατηρείται κοφτερό για να αποφεύγεται η κοπή με αμυδρή άκρη μέσα από το σκληροποιημένο στρώμα.

4Λύσεις για υψηλές δυνάμεις κοπής και ισχυρές δονήσεις:

4.1 Χρησιμοποιήστε εργαλεία μεταβλητής έλικας και μεταβλητού ύψους (ανισόμετρα) για τη μείωση της αντηχίας.

4.2 Ελαχιστοποίηση του μήκους του πλεονασμού του εργαλείου (διατήρηση της αναλογίας L/D<4) για την ενίσχυση της ακαμψίας.

4.3 Βελτιστοποίηση του σχεδιασμού των στερεών για τη βελτίωση της σταθερότητας του εργασιακού τμήματος.

4.4 Σχεδιάζετε το μονοπάτι κοπής με σύνεση, χρησιμοποιώντας περιφερειακή άλεση αντί της άλεσης της επιφάνειας όποτε είναι δυνατόν.

5Λύσεις για την προσκόλληση εργαλείων και την κατασκευή άκρων:

5.1 Επιλέξτε επικάλυψη με χαμηλούς συντελεστές τριβής (π.χ. TiB2,DLC,nACo) για τη μείωση των τάσεων προσκόλλησης.

5.2 Χρησιμοποιήστε υγρά κοπής ή MQL για τη βελτίωση της λιπαντικής ικανότητας.

5.3 Να διατηρούνται κοφτερές κοφτερές άκρες για να αποφεύγεται η γρατσουνιά και η συσσώρευση θερμότητας που προκαλούνται από βαριά εργαλεία.

6Λύσεις για την κακή ποιότητα των επιφανειών:

6.1 Να βελτιστοποιούνται οι γωνίες διαφάνειας και η επεξεργασία άκρων για τη βελτίωση της ομαλότητας της κοπής.

6.2 Μείωση της ταχύτητας τροφοδοσίας για την ελαχιστοποίηση των δονήσεων και των σημάτων κοπής.

6.3 Χρησιμοποιήστε εργαλεία λεπτής αλίευσης για την τελική επεξεργασία και σκεφτείτε πολλαπλές διαδρομές:ακατέργαστη αλίευση→μη τελική αλίευση→τελική αλίευση.

6.4 Χρησιμοποιούνται υγρά κοπής για την πρόληψη της τοπικής υπερθέρμανσης και της αποχρώσεως λόγω οξείδωσης.

7Λύσεις για τη σύντομη διάρκεια ζωής του εργαλείου και τα υψηλά κόστη μηχανικής:

7.1 Να εφαρμόζονται ολοκληρωτικά οι παραπάνω στρατηγικές για την παράταση της ζωής κάθε εργαλείου.

7.2 Εγκατάσταση συστημάτων παρακολούθησης του εργαλείου (π.χ. αυτόματη ανίχνευση αλλαγής εργαλείου/διαρκείας χρήσης) για την αποφυγή της υπερβολικής χρήσης.

7.3 Επιλέξτε γνωστά εμπορικά σήματα ή υψηλής ποιότητας επικάλυψη εργαλείων για τη βελτίωση της συνολικής οικονομικής απόδοσης.

7.4 Για την επεξεργασία σε παρτίδες υπερσυναλλασμάτων, συνιστάται η χρήση εξατομικευμένων εργαλείων για τη βελτιστοποίηση της απόδοσης και του κόστους.

Ⅸ.Συνιστώμενες παραμέτρους κοπής

Παράδειγμα: Inconel 718

Σημειώσεις:

• Ψύξη υψηλής πίεσης: Η μέθοδος αυτή απομακρύνει γρήγορα τη θερμότητα και μειώνει την φθορά του εργαλείου κατά τη διάρκεια των εργασιών ακατέργασης.

• Ελάχιστη ποσότητα λίπανσης ((MQL): Αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί στην ακατέργαση για να ελαχιστοποιήσει την περιβαλλοντική επίπτωση, παρέχοντας παράλληλα επαρκή λίπανση.

• Εργασίες τελικής επεξεργασίας:Προτείνεται ψύξη υψηλής πίεσης για την τελική επεξεργασία, ώστε να εξασφαλίζεται η ποιότητα της επιφάνειας και να αποφεύγεται η θερμική βλάβη.

Οι παραμέτροι αυτοί είναι βελτιστοποιημένοι για την επεξεργασία του Inconel 718, λαμβάνοντας υπόψη τις προκλητικές ιδιότητες του υλικού, όπως η υψηλή αντοχή, η σκληρότητα και η τάση σκληρύνει.Ενδέχεται να είναι αναγκαίες προσαρμογές με βάση τις ειδικές δυνατότητες της μηχανής και τις συνθήκες του εργαλείου..

ⅩΣυμπεράσματα

Παρόλο που είναι δύσκολο, η επεξεργασία υπερσυσταμάτων είναι εφικτή με τη σωστή επιλογή εργαλείων και βελτιστοποίηση της διαδικασίας.γεωμετρία, επικαλύψεις, ψύξη και στρατηγική.

Για προσαρμοσμένες ανάγκες εργαλείων ή ειδικές λύσεις επεξεργασίας υπεραλλωμάτων, μη διστάσετε να επικοινωνήσετε μαζί μας για τεχνική υποστήριξη και δείγματα.