PFT, שנזן
מטרה: לכמת את הפער בין תוספות קרביד וקרמיקה כאשר מסיימים-להפוך להבי טורבינה Inconel 718 תחת לחץ נוזל קירור רצפה-ייצור (7 MPa).
שיטה: ניסוי אחד-נקודתי, מלא-מפעל, משתנה במהירות חיתוך (vc 40-120 מ"מ/דקה) והזנה (fn 0.05-0.20 מ"מ/ר). נקודת הסיום של חיי הכלי- הייתה בלאי צד של 0.3 מ"מ או שבר קטסטרופלי. כוח, חספוס פני השטח (Ra) ועומק השכבה הלבנה- נרשמו.
תוצאות: ב-vc 80 מ'/דקה, תוספות קרמיקה מחוזקות-בשפם רצו 2.1 דקות לפני השבר אך הסירו 4.8× החומר של קרביד מצופה (GC1115) שנמשך 11 דקות. קרביד ייצר Ra 0.42 מיקרומטר לעומת 0.78 מיקרון לקרמיקה. עומק השכבה הלבנה-נשאר מתחת ל-5 מיקרומטר עבור שניהם.
מסקנה: קרמיקה משולשת MRR כאשר מהירות גדולה או שווה ל-80 מ'/דקה ו-Ra של פני השטח פחות או שווה ל-0.8 מיקרומטר מקובלת; קרביד נשאר בטוח יותר עבור Ra < 0.5 מיקרומטר או חתכים מופרעים.
תוספת קרביד לעומת תוספת קרמית ללהבי טורבינת Superaloy
להבי סגסוגת-על על בסיס-ניקל עוזבים את המבנה ב-46 HRC ואוכלים תקציבי כלי עבודה לארוחת הבוקר. חנויות בדרך כלל בוחרות בין חומרי קרביד-קשיחים במיוחד לבין-תוספות קרביות מהירות ללא מספרים קשיחים. הערה זו מספקת את המספרים האלה-ללא כל חומר שיווקי.
2 שיטות מחקר
2.1 חומר ומכונה
סגסוגת: Inconel 718, 46 HRC, Ø 85 מ"מ בר, 250 מ"מ תוספת.
מחרטה: DMG CTX beta 800, 12 קילוואט, 7 MPa דרך-נוזל קירור כלי, יכולת חזרה על מיקום של 5 מיקרומטר.
2.2 כלי חיתוך
| פָּרָמֶטֶר | קרביד | קֵרָמִי |
|---|---|---|
| לְהַכנִיס | CNMG 120408-SF GC1115 | RNGN 120400 WH שפם-מחוזק Al₂O₃ |
| שִׁכבָה | TiAlN PVD | אַף לֹא אֶחָד |
| זווית גריפה | -6 מעלות | -15 מעלות |
| הכנת קצה | חידוד 25 מיקרומטר | 10 מיקרומטר שיפוע |
2.3 נוהל
שני מעברים לכל סרגל: מחוספס עד 1 מ"מ מלאי, גימור לעומק סופי של 0.2 מ"מ.
מטריצה פקטורית: vc 40, 60, 80, 100, 120 m/min × fn 0.05, 0.10, 0.15, 0.20 mm/r.
קריטריוני עצירה: בלאי צד VB=0.3 מ"מ או שבר קצה.
מדידות: דינמומטר (Kistler 9129A) להספק, פרופילומטר לייזר (Keyence LJ-V7080) עבור Ra, עקיפה של קרני X- לשכבה לבנה.
3 תוצאות וניתוח
3.1 חיי כלי עבודה
איור 1 מציג את חיי הכלי לעומת vc. Carbide עוקב אחר שיפוע טיילור קלאסי (n=0.24) היורד מ-24 דקות במהירות 40 מ' לדקה ל-5 דקות במהירות של 120 מ' לדקה. קרמיקה מתפזרת בין 0.7-2.1 דקות מעל 80 מ' לדקה עקב פיצוח תרמי.
3.2 שיעור הסרת חומר (MRR)
טבלה 1 מנוגדת ל-MRR באותה נקודת-סוף החיים- של הכלי.
| vc (m/min) | קרביד MRR (ס"מ³/דקה) | MRR קרמיקה (ס"מ³/דקה) | יַחַס |
|---|---|---|---|
| 60 | 1.8 | 4.2 | 2.3 |
| 80 | 2.4 | 11.5 | 4.8 |
| 100 | 3.0 | 14.1 | 4.7 |
3.3 שלמות פני השטח
Ra (מיקרומטר): קרביד 0.42 ± 0.05; קרמיקה 0.78 ± 0.12.
עומק השכבה הלבנה-: < 5 מיקרומטר עבור שניהם; ללא עליית קשיות מיקרו-ניתנת למדידה.
מתח שיורי: קרביד משאיר 120 MPa דחיסה, מתיחה קרמית של 180 MPa-עדיין בגבולות OEM.
3.4 Power Draw
קרביד עמד על 2.1 קילוואט בממוצע; קרמיקה הגיעה לשיא של 3.8 קילוואט, בתוך עתודת ציר.
4 דיון
4.1 מנגנוני בלאי
קרביד נכשל עקב בלאי צד פלוס מיקרו-שבבים, בהתאם לדוחות Sandvik. קרמיקה נכנעה לסדקים של הלם תרמי שהתפשטו מהשיוף, שהואצה על ידי נוזל קירור.
4.2 הצלבה כלכלית-
שימוש במניעי עלות רצפה-בחנות (הכנס מחיר, שינוי-לאורך זמן, קצב ציר), השבר- נוחת ב-110 מ'/דקה, כאשר ה-3× MRR של קרמיקה עולה על מחיר ההוספה של 2× וסיכון הגריטה הגבוה יותר.
4.3 מגבלות
חיתוך רציף בלבד; חתכים מופרעים ניפצו קרמיקה במבחני פיילוט.
לחץ נוזל קירור > 8 MPa הפחית את חיי הקרמיקה ב-30%.
4.4 טייק אווי מעשי
בחר קרמיקה כאשר (א) משטח Ra 0.8 מיקרומטר מקובל, (ב) ציר יכול לספק יותר או שווה ל-100 מ' לדקה, (ג) החתכים הם רציפים. היצמד לקרביד לגימור כנף אוויר סופי או כל עבודת חריץ/כתף.
5 מסקנה
קרמיקה מכניסה קצבי הסרת חומרים משולשים ב-Inconel 718 מעל 80 מ"מ לדקה תוך עמידה במפרטי השכבה הלבנה-, אך חספוס פני השטח וסיכון לשבר מעדיף קרביד עבור Ra < 0.5 מיקרומטר או גיאומטריה מופרעת. שכפל את הפרקטריאלי בלחץ נוזל הקירור שלך כדי לאשר את נקודת ההצלבה לפני-ציטוט מחדש של העבודה.