Die Forschung zur Technologie zum Drehen von schlanken Wellen aus Ni-Si-Legierungen

1. Einleitung

Hochtemperaturlegierungen werden auch hitzebeständige Legierungen oder warmfeste Legierungen genannt. Es ist eine komplexe Mehrkomponentenlegierung auf der Basis von Eisen, Nickel, Kobalt, Titan usw. und kann unter Hochtemperatur-Oxidationsumgebungen und Gaskorrosionsbedingungen von 600~1000℃ arbeiten. Darüber hinaus kann es unter bestimmten Belastungen lange Zeit arbeiten und hat eine ausgezeichnete thermische Festigkeit, thermische Stabilität und thermische Ermüdungsleistung.

Hochtemperaturlegierungen sind jedoch typische schwer zu zerspanende Materialien, mit einer Härte von mehr als 250 HBS, einer Festigkeit σb>0.98GPa, einer Dehnung δ>30%, einer Kerbschlagzähigkeit ak>9.8×105J/m2, einer Wärmeleitfähigkeit k<41.9W/ (m2℃) , Hohe Temperaturbeständigkeit erhöht direkt die Schwierigkeit der Verarbeitung. Unter der kombinierten Wirkung von großer Schnittkraft und hoher Temperatur während der Bearbeitung erzeugt das Werkzeug Fragmente oder Verformungen und bricht dann; Darüber hinaus führt diese Art von Legierung schnell zu einem Kaltverfestigungsphänomen und das Werkstück wird während der Bearbeitung hergestellt. Die gehärtete Oberfläche des Werkzeugs führt dazu, dass die Schneidkante des Werkzeugs Lücken in der Schnitttiefe erzeugt, unerwünschte Spannungen auf das Werkstück verursacht und die geometrische Genauigkeit der bearbeiteten Teile zerstört.

2. Ist-Situationsanalyse

Ausländische Wissenschaftler haben viel über das Schneiden von Superlegierungen geforscht. 1939 entwickelte die britische Mond Nickel Company (International Nickel Company) zuerst die Nickelbasislegierung Nimonic 75, und dann wurde die Nimonic 80 erfolgreich im Schaufelmaterial von Turbojet-Triebwerken eingesetzt und bildete die Nimonic-Nickelbasislegierungsreihe. Anfang 1940 entwickelten die Vereinigten Staaten eine Nickelbasislegierung Hastelloy B für den Einsatz im Bellp-59-Triebwerk von GE. 1950 entwickelten American PW Company, GE Company und Special Metal Company die Legierungen Waspalloy, M-252 bzw. Udmit 500 und bildeten auf dieser Grundlage Inconel-, Mar-M- und Udmit-Sorten, die in Turbinenschaufeln weit verbreitet sind. . Von 1940 bis Mitte 1950 wurde die Legierungszusammensetzung angepasst. 1950: Das Aufkommen der Vakuumschmelztechnologie ermöglichte die Entwicklung einer Vielzahl von Hochleistungsguss-Superlegierungen wie Mar-M200 und In 100. Nach 1960 wurden neue Verfahren wie gerichtete Erstarrung, Einkristalllegierungen, Pulvermetallurgie, mechanisches Legieren und Keramikfiltration isotherm Schmieden sind zur treibenden Kraft für die Entwicklung von Superlegierungen geworden. In ähnlicher Weise haben einheimische Wissenschaftler auch viel geforscht. Von 1956 bis 1957 wurden die Legierungen GH3030, GH4033, GH34 und K412 erfolgreich für WP-5-Motoren versuchsweise produziert; 1960 wurden sukzessive GH4037, GH3039, GH3044, GH4049, GH3128, K417 und andere Legierungen versuchsweise hergestellt. Erfolgreich entwickelt; auch sukzessive eine Charge von Superlegierungen für verschiedene Raketentriebwerke entwickelt; Gleichzeitig wurden Superlegierungen populär gemacht und in zivilen Industriesektoren wie Dieselturboladern, Bodengasturbinen usw. verwendet, und eine Charge hochtemperaturbeständiger Legierungen wurde nacheinander entwickelt. Abrieb- und korrosionsbeständige Superlegierungen; 1970 nahm die versuchsweise Herstellung und Erforschung von Superlegierungen Gestalt an. Durch die Nachahmung, den Aufschluss und die Entwicklung sowjetischer Superlegierungen als Hauptlegierung und deren Prozessqualität hat sie den sowjetischen Standard und das tatsächliche Niveau erreicht oder übertroffen. Alle für den Motor benötigten Materialien stammen aus China.

Derzeit ist das Unternehmen Anschlüsse und Relais haben keine Hochtemperaturlegierungsschalen. Suzhou Huatan liefert Halliburton und verarbeitet häufig Hochtemperaturlegierungen. Der Produktbereich Guiyang ist verantwortlich für Schnittparameter, Werkzeugmaterialien und -winkel, Kühlung und Schmierung sowie Materialien bei der Verarbeitung von Hochtemperaturlegierungen. Systematische Leistungsforschung reicht nicht aus, und systematische Forschung zur Hochtemperatur-Legierungsverarbeitung ist dringend erforderlich, um die Grundlage für die Massenproduktion von Hochleistungs Anschlüsse in der Zukunft. Daher besteht ein dringender Bedarf an Forschung zur Hochtemperatur-Legierungsverarbeitungstechnologie, um den tatsächlichen Produktionsbedarf der Werkstatt zu decken.

3. Teilestrukturanalyse

Die Nadelkörperteile des schlanken Welle erfordern hohe mechanische Festigkeit und hohe Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen. Die Gesamtlänge des Nadelkörpers beträgt 32 mm und die Durchmesser betragen 1.2 mm, φ1.5 mm und 1.58 mm, die zu den schlanken gehören Welle Teile. , Es ist während der Verarbeitung leicht zu verformen, und die Verformung muss kontrolliert werden, um die Produktionsanforderungen zu erfüllen.

4. Werkzeugauswahl

Da die Verarbeitung von Nickel-Silizium-Legierungen eine hohe Härte, eine dichte Textur, eine gute Wärmeübertragungswirkung und eine starke Hochtemperaturaktivität erfordert, insbesondere bei 600 ℃, bildet sie mit Sauerstoff und Stickstoff eine feste Lösung. Bei der Bearbeitung von Nickel-Silizium-Legierungen nimmt die Oberflächenhärte deutlich zu. Hat eine starke Abriebwirkung. Aufgrund der Verschleißfestigkeit und hohen Temperaturbeständigkeit beschichteter Werkzeuge sollten bei der Bearbeitung solcher hochwarmfesten Legierungsteile möglichst häufig Beschichtungswerkzeuge eingesetzt werden.

Beschichtete Hartmetallwerkzeuge eignen sich fast zum Zerspanen verschiedener schwer zerspanbarer Werkstoffe, die Leistungsfähigkeit der Beschichtung (Einfachbeschichtung und Verbundbeschichtung) ist jedoch sehr unterschiedlich. Daher sollten geeignete Beschichtungen nach unterschiedlichen Bearbeitungsobjekten Werkzeugmaterial ausgewählt werden. Diamantbeschichtetes Hartmetall und DLC (Diamond Like Carbon) beschichtetes Hartmetall erweitern den Anwendungsbereich beschichteter Werkzeuge weiter und wählen blind neue Materialklingen aus dem tatsächlichen Bearbeitungsbedarf aus, was auch die Bearbeitungskosten erhöhen und neue Materialien verwenden kann Beim Einsetzen der Klinge , falsche Schnittgeschwindigkeit und Vorschub wirken sich auch auf die Qualität des Werkstücks und die Standzeit des Werkzeugs aus. Daher ist es bei der Auswahl von Schneidplatten für schwer zerspanbare Werkstoffe erforderlich, die Wirtschaftlichkeit der Bearbeitung richtig einzuschätzen und den gesamten Bearbeitungsprozess umfassend zu betrachten.

Basierend auf der Analyse der Werkzeugauswahl wählt dieser Artikel Kyocera spezielle Wendeschneidplatten aus Nickellegierung und Sandvik spezielle Wendeschneidplatten aus Nickellegierung für Bearbeitungsversuche aus. Die Leistung der Schneidwerkzeuge ist in Tabelle 1 dargestellt.

5. Analyse von Kühlschmierstoff

Die Schneidflüssigkeit kann eine Schneidflüssigkeit auf Wasserbasis sein, die eine schnelle Wärmeübertragung und eine gute Fließfähigkeit aufweist. Der Einsatz von chlorhaltigem Kühlschmierstoff ist nicht möglich. Es ist bei der Verarbeitung nicht mit Aluminium, Zink und seinen Legierungen, Kupfer und Zinn mischbar. Wenn die Schneidflüssigkeit Chlor enthält, zersetzt sich Chlor und setzt bei hohen Temperaturen während des Schneidprozesses Wasserstoff frei, was nach der Aufnahme durch Nickel zu einer Versprödung der Epidermis führt und auch zu Hochtemperatur-Spannungskorrosionsrissen von Nickellegierungen führen kann.

Der Werkstatt-Schneidschmierstoff verwendet hauptsächlich die Marke Flowserve, das Modell ECOCOOL EM5 ist ein milchig-weißer wasserlöslicher Kühlschmierstoff, dessen chemische Zusammensetzung in Tabelle 2 dargestellt ist. Aus Tabelle 2 ist ersichtlich, dass dieser Kühlschmierstoff auf Wasserbasis ist, der Hauptbestandteil ist Mineralöl, enthält kein Chlor und erfüllt die Anforderungen für die Bearbeitung von Nickellegierungen. Dieser Kühlschmierstoff kann die Anforderungen von Nickel erfüllen Legierungsbearbeitung.

6.Gibbscam-Softwareprogrammierung

GibbsCAM ist eine CAM-Software für die CNC-Bearbeitung von Teilen, insbesondere CAM-Bearbeitungslösungen im Bereich Drehen und Fräsen. Neben Drehen und Fräsen unterstützt es auch 2-Achs- bis 5-Achs-Fräsen, Drehen, Linked-Fräs-Multi-Task-Bearbeitung und Drahterodieren. Sein größtes Merkmal ist seine übersichtliche Benutzeroberfläche, die einfach zu erlernen und zu verwenden ist, und der Betriebsmodus entspricht sehr unseren Handwerksgewohnheiten. Eintritt in den chinesischen Markt im Juni 2008. Unser Unternehmen hat die Software im Juli 2009 erworben. Sie wird hauptsächlich in den Bearbeitungszentren Digitales Drehen, Digitales Fräsen, Drehen-Fräsen von Verbundwerkstoffen und Fünf-Achs-Bearbeitungszentren des Unternehmens eingesetzt. Diese Art von Ausrüstung verfügt über Drehen, Fräsen und Bohren. , Bohren, Räumen (Nuten) und andere Funktionen, mit X-, Y-, Z-, C-, E- und A-Achse. Die CAM-Software kann für beliebige Mehrachsgestänge verwendet werden, um die Bearbeitung verschiedener komplexer Teile zu realisieren. Bei der Diversifizierung und Komplexität von Neuteilen ist es zwingend erforderlich, Programmiersoftware für die NC-Programmierung zu verwenden. Die Werkzeugbahn des schlanken Wellenteils ist in Abbildung 4 dargestellt.

7. Überprüfungsanalyse der Drehbearbeitung

Da das automatische Längsschneiden zum Ein-Schnitt-Drehen gehört, ist die Schneidkraft groß, was dazu führt, dass die Teile leicht verformt werden und die Oberflächenqualität schlecht ist. Es ist notwendig, jedes Teil zu überprüfen, die Zeitabweichung zu ändern und die Programmparameter und die Werkzeugkompensation zu ändern. Da es sich bei der Bearbeitungsanlage um einen Längsschneidautomaten handelt, teilt die Anlage die Grob- und Feinbearbeitung nicht auf, und die gesamte Maßgenauigkeit wird in einem Durchgang bearbeitet, so dass höhere Anforderungen an die Werkzeugleistung gestellt werden.

Beim Schneiden von Nickel-Chrom-Nickel-Silizium-Legierungen ist die Schnitttemperatur hoch, die Werkzeugstandzeit gering und die Schnittgeschwindigkeit hat den größten Einfluss auf die Schnitttemperatur. Im Allgemeinen wird das Hartmetallwerkzeug bei 650℃～750℃ gehalten. Durch mehrere Drehversuche werden folgende Schnittparameter erhalten:

1) Schnittgeschwindigkeit vc

Die Schnittgeschwindigkeit hat den größten Einfluss auf die Lebensdauer des Werkzeugs. Es ist am besten, die Schnittgeschwindigkeit unter der Bedingung eines minimalen Verschleißes des Werkzeugs einzustellen. Sie kann je nach Härte und Schnitttiefe verschiedener Schneidstoffe eingestellt werden. Versuchen Sie, eine niedrigere Schnittgeschwindigkeit zu wählen, um Nickellegierungen zu verarbeiten. Im Allgemeinen beträgt das Grobfräsen 20-50 m/min und das Feinfräsen 40-70 m/min;

2) Futtermenge f

Der Vorschub hat wenig Einfluss auf die Standzeit des Werkzeugs. Um die Oberflächenrauheit der bearbeiteten Werkstücke sicherzustellen, kann ein größerer Vorschub gewählt werden. Im Allgemeinen können 0.003 bis 0.006 mm/U gewählt werden, und die Vorschubgeschwindigkeit darf nicht zu groß sein. Zu viel führt zu einem schnelleren Werkzeugverschleiß, erhöht die Schnittkraft und verursacht eine Verformung der Teile. Daher sollte sie im Allgemeinen nicht größer als 0.006 mm/r sein;

3) Schnitttiefe ap

Die Schnitttiefe hat den geringsten Einfluss auf die Standzeit des Werkzeugs. Im Allgemeinen kann zunächst eine größere Schnitttiefe verwendet werden, die ein Einschneiden der Werkzeugspitze in die gehärtete Schicht verhindern kann und auch die Arbeitslänge der Werkzeugschneide erhöhen kann, was der Wärmeableitung zugute kommt. Maßtoleranz, die Schnitttiefe entspricht dem Rohling minus der Größe des Teils und kann nicht manuell angepasst werden.

Durch die Verwendung von Kyoceras speziellen Klingen aus Nickellegierung und Sandvik-Spezialklingen aus Nickellegierung zur Verarbeitungsprüfung sind die Ergebnisse der CNC-Bearbeitung der Teile in den Abbildungen 5 und 6 dargestellt. Die Oberflächenwirkung der Teile ist gut und das Werkzeug weist keinen offensichtlichen Verschleiß auf; Die Rauheit der von Sandvik-Klingen bearbeiteten Teile ist groß und kann die Anforderungen der Zeichnungen nicht erfüllen. Daher werden Kyocera-Messer für äußere Kreismesser verwendet. Wenn eine Marke repariert werden muss, werden Kyocera-Klingen bevorzugt.

8. Zusammenfassung

Ausgehend von der Problematik, dass Kontakte aus Nickel-Chrom-Nickel-Silizium-Legierung nicht verarbeitbar sind, geht dieser Artikel von Werkzeugen und Prozessparametern aus, führt viele Prozesstests durch, findet ein geeignetes Werkzeug für Nickel-Chrom- Nickel-Silizium-Legierungsverarbeitung, optimiert die Verarbeitungsparameter und löst das Problem. Um das Problem der Verarbeitung von Nickel-Chrom-Nickel-Silizium-Legierungen zu lösen, konnte die Werkstatt das Material verarbeiten, wenn es nicht verarbeitet werden konnte. Zum ersten Mal kann es Nickel-Chrom-Nickel-Silizium-Legierungsmaterialien verarbeiten, was die Bearbeitungsqualität und die CNC-Bearbeitungseffizienz von Teilen erheblich verbessert. Die Serienfertigung von Legierungskontakten legte den Grundstein.

Link zu diesem Artikel: Die Forschung zur Technologie zum Drehen von schlanken Wellen aus Ni-Si-Legierungen

Nachdruck-Erklärung: Sofern keine besonderen Hinweise vorliegen, sind alle Artikel auf dieser Seite Originale. Bitte geben Sie die Quelle für den Nachdruck an: https://www.cncmachiningptj.com/，thanks！

Die PTJ CNC-Werkstatt produziert Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Genauigkeit und Wiederholbarkeit aus Metall und Kunststoff. 5-Achs-CNC-Fräsen verfügbar.Bearbeitung von Hochtemperaturlegierungen Bereich inclouding Inconel-Bearbeitung,Monel Bearbeitung,Geek Ascology Bearbeitung,Karpfen 49 Bearbeitung,Hastelloy-Bearbeitung,Nitronic-60 Bearbeitung,Hymu 80 Bearbeitung,Werkzeugstahlbearbeitung,usw.,. Ideal für Luft- und Raumfahrtanwendungen.CNC-Bearbeitung produziert Teile mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit aus Metall und Kunststoff. 3-Achsen- und 5-Achsen-CNC-Fräsen verfügbar. Wir werden mit Ihnen Strategien entwickeln, um die kostengünstigsten Dienstleistungen zu erbringen, damit Sie Ihr Ziel erreichen. Willkommen bei Kontakt ( sales@pintejin.com ) direkt für Ihr neues Projekt.