Šta je strojna obrada legure nikla i kako je efikasno postići?

Mašinska obrada legure nikla može se činiti kao zamka. Navedete "normalno" vrijeme ciklusa, a zatim dođe do naglog trošenja alata, strugotine se zavare za rub, a dio promaši toleranciju nakon prvog zagrijavanja.

Ta frustracija obično proizlazi iz jedne praznine: timovi tretiraju legure nikla kao čelik. Legure nikla zadržavaju svoju čvrstoću na temperaturama rezanja, a one "kažnjavaju" trenje, slaba podešavanja i generičke parametre.

U ovom vodiču ću vam pokazati šta su legure nikla, zašto se drugačije režu i kako ih možete efikasno obraditi uz pomoć ponovljivog plana procesa koji štiti vijek trajanja alata, integritet površine i isporuku. Ako vam je potreban dobavljač koji može podržati dijelove s visokim tolerancijama u teškim materijalima, možete pregledati i HM-ove. Mogućnosti precizne CNC obrade.

Šta su legure nikla?

Niklove legure su inženjerski metali gdje nikl čini osnovu, a drugi elementi podešavaju performanse protiv korozije, toplote i čvrstoće. Mnogi kupci nabavljaju niklove legure jer nehrđajući čelici ne mogu preživjeti istu temperaturu, oksidaciju ili hemijsku izloženost.

Vidjet ćete porodice legura nikla kao što su sistemi nikl-hrom, nikl-molibden, nikl-bakar i nikl-željezo. Svaka porodica se ponaša drugačije pod reznim rezačom jer legirajući elementi mijenjaju čvrstoću na vruće, ponašanje očvršćavanja i interakciju alata. Za praktičnu referencu o vrstama i odabiru, pogledajte HM-ove. smjernice za materijale za obradu.

"Niklovsku leguru" treba tretirati kao kategoriju, a ne kao jedan materijal. Podaci o INCONEL® leguri 718 kompanije Special Metals pokazuju da termička obrada i uvjeti snažno mijenjaju čvrstoću i obradivost, čak i unutar jedne dobro poznate klase. 

Koja je obradivost legura nikla?

Ovo je rezanje i bušenje Ni-legura za upotrebu u proizvodima i delovima mašina. Izuzetno otporne legure nikla nisu bez svojih prednosti i zamki. Kao što je dovoljno jak da se odupre ograničenjima okoline, tako je otporan i na mašinsku obradu.
Stoga možemo očekivati ​​da će obrada nikla biti teža od obrade drugih metala koji se češće koriste kao što je čelik. Iako obrada legure nikla nije najjednostavnija, ipak se može postići sa pravim alatima i pravim timom jer proces obrade zahtijeva veliku preciznost.

Koja su svojstva legura na bazi nikla relevantna za obradivost?

mehaničke osobine

Obradivost legura nikla snažno je povezana s kovnošću, duktilnošću, magnetizmom i žilavošću. Čisti nikl se lakše oblikuje, ali mnoge legure nikla i dalje ostaju prilično duktilne. Ta duktilnost pomaže materijalu da se deformira umjesto da puca, što podržava performanse u upotrebi.

Istovremeno, duktilnost može povećati sile rezanja i povećati rizik od nakupljanja ivice prilikom trljanja alata. Stabilniju obradu postižete kada alat reže čisto i kontrolišete toplotu i protok strugotine. Ako vaš projekat zahtijeva dokumentaciju o usklađenosti i dosljedne kontrole proizvodnje, trebali biste potvrditi i dobavljačeve certifikati prije proizvodnje, posebno za regulirane ili visokopouzdane primjene.

Zatezna čvrstoća

Zatezna čvrstoća, odnosno sposobnost metala da izdrži lom usljed naprezanja tokom oblikovanja, osnovna je karakteristika nekih legura nikla. Na primjer, legure inconel 718 i IN625 odlični su primjeri legura s većom zateznom čvrstoćom.
Iako nemaju sve legure nikla najveću vlačnu čvrstoću, njihova čvrstoća je i dalje dovoljna za proizvodnju mnogih komada.

Vickers tvrdoća

Vickersova tvrdoća je mjera koliko je metal tvrd. Legure nikla su općenito vrlo tvrde s tvrdoćom legure inkonela 718 koja se procjenjuje na veću od 300HV. Međutim, tvrdoća počinje da se smanjuje sa povećanjem temperature, što ga čini manje hlapljivim supstratom tokom obrade.

Toplotna provodljivost

Legure nikla prilično efikasno provode toplotnu energiju, tako da prenos toplote lako može biti važan razlog za odabir legure nikla za mašinsku obradu.
Ne samo da njegova sposobnost prijenosa topline čini ga dobrom za opremu koja provodi toplinu, već je čini i dobrom podlogom za mašinsku opremu koja generiše visoke temperature, pomažući joj da se ne raspadne lako u prisustvu toplotne energije.

Toplinsko širenje

Legure nikla se linearno šire sa povećanjem toplote i kao takve, njihovo ponašanje tokom mašinske obrade je predvidljivo.

Metode za obradu legure nikla

Mašinska obrada legurama nikla najbolje funkcioniše kada svaku metodu uskladite sa karakteristikom koja vam je potrebna i kontrolišete toplotu, protok strugotine i zahvat alata. Većina CNC dijelova od legura nikla oslanja se na osnovni skup metoda—glodanje, tokarenje, bušenje, narezivanje navoja i završna obrada—podržano sekundarnim koracima poput razvrtanja, provlačenja i odsijecanja.

Nikalne legure kažnjavaju trenje i nestabilan kontakt. Dakle, trebali biste odabrati metode koje osiguravaju rezanje alata, održavaju krutost podešavanja i sprječavaju odmicanje strugotine od ivice.

Glodanje i piljenje

Glodanje uklanja materijal rotirajućim rezačem i stvara većinu prizmatičnih elemenata kod CNC obrade legura nikla. Čeono glodanje gradi ravne referentne površine, dok periferno glodanje formira utore, rebra i profile ivica.

Rezultati se poboljšavaju kada rezač stalno držite u kontaktu. Također treba izbjegavati dugi kontakt trljanjem o zidove jer trenje dovodi do stvrdnjavanja i brzog trošenja dijelova.

Piljenje pomaže u pripremi materijala i odrezivanju. Trebali biste ostaviti mali dodatak za završnu obradu kada vam je potrebna precizna kontrola dužine ili čista referentna površina.

skretanje

Tokarenje oblika zaokružuje elemente rotiranjem obratka i pomicanjem alata za rezanje duž njega. Ova metoda dobro funkcionira za osovine, ramena, otvore i žljebove na dijelovima od legure nikla.

Trebali biste održavati konstantno opterećenje strugotine i izbjegavati zastoje na ramenima. Kada se alat zaustavi, površina se stvrdne i sljedeći prolaz postaje nestabilan.

Planiranje i oblikovanje

Blanjanje i oblikovanje stvaraju ravne površine s linearnim djelovanjem rezanja. Ove metode se danas pojavljuju rjeđe jer ih CNC glodanje obično zamjenjuje.

I dalje ih možete koristiti za specifične velike ravne dijelove kada postavka podržava stabilno hvatanje i kontroliranu toplinu.

Tapping and Threading

Navoji stvaraju unutrašnje ili vanjske navoje za vijke i pričvršćivače. Niklove legure povećavaju rizik od navoja jer su otporne na rezanje i mogu se pocijepati ako alat trlja.

Smanjujete otpad kada odaberete pravu metodu navoja:

• Trebalo bi da koristite glodanje navoja kada veličina rupe to dozvoljava i želite veću kontrolu.

• Trebalo bi da koristite tapping samo kada podešavanje, podmazivanje i poravnanje ostanu stabilni.

Razvrtanje

Razvrtanje poboljšava veličinu rupe, zaobljenost i završnu obradu nakon bušenja. Ovaj korak najbolje funkcionira kada ostavite ispravnu količinu materijala i održavate rupu čistom.

Razvrtanje treba tretirati kao kontrolirani završni rez. Ako rupa sadrži zbijene strugotine ili neravni materijal, razvrtač neće ispraviti problem.

Testerisanje i odsecanje

Ovaj proces jednostavno koristi testeru za rezanje legure nikla tokom mašinske obrade na manje veličine na određene komade i delove mašine.

bušenje

Bušenje stvara okrugle rupe, ali često prvo ne uspijeva kod obrade legura nikla jer se strugotine skupljaju, toplina se penje i svrdlo ne može evakuirati.

Dobijate veću pouzdanost kada:

• Koristite svrdla dizajnirana za tvrde legure i stabilno formiranje strugotine

• Efikasno dovode rashladnu tekućinu u otvor

• Koristite kljucanje samo kada poboljšava pražnjenje crijeva, a ne kada uzrokuje ponovljeno trljanje.

Brušenje i brušenje

Proces brušenja brusi ivice obrađenog alata kako bi sastrugao sitne sitne površine i doveo obrađene dijelove do savršenstva. Njegov cilj je da obezbedi precizne, oštre ivice i površine koje ispunjavaju zahteve za tačku.
Osim brušenja, strojna obrada zahtijeva brušenje gotovih dijelova kako bi se uklonili svi neobrađeni, neusklađeni rubovi baš kao i kod čelika za honiranje koji se koristi na noževima. Tako se usavršava geometrija i glatkoća površine. Samo je malo precizniji od procesa mljevenja i može doći nakon njega.

provlačenje

Provlačenjem se stvaraju oblikovani otvori i unutrašnji profili poput utora za klinove i žljebova pomoću višezubog provlačenja. Ova metoda dobro funkcionira kada vam je potrebna konzistentna geometrija profila u proizvodnji.

Potrebno vam je snažno pričvršćivanje i ispravan odabir provijača. U suprotnom, zubi će se preopteretiti i završna obrada će se brzo pogoršati.

Alati za obradu legura nikla

Stabilnu obradu nikl legure postižete odabirom alata koji otporne na toplinu, sprječavaju trenje i kontroliraju krhotineNiklove legure snažno opterećuju reznu ivicu, tako da odabir alata više utiče na vijek trajanja alata, završnu obradu površine i dimenzijsku stabilnost nego kod običnih čelika. Pravilno podešavanje alata održava ivicu dovoljno oštrom za rezanje, dovoljno jakom da izdrži i dovoljno poduprtom da ostane stabilna.

U praksi, alate biste trebali odabrati na osnovu tri ulazna faktora:

• Operacija (glodanje, tokarenje, bušenje, narezivanje navoja)

• Vrsta rezanja (kontinuirano ili prekinuto)

• Rizik karakteristika (navoji, zaptivne površine, uski otvori, tanki zidovi)

Zavojne glodalice

Spiralne glodalice obavljaju većinu poslova glodanja u CNC obradi legura nikla. One režu džepove, šupljine, utore i profile. Također vam pomažu u obradi logotipa, elemenata za smanjenje težine i složenih površina kada putanja alata ostaje stabilna.

Poboljšavate rezultate kada glodalicu uskladite s rezom:

• Koristite odgovarajući prečnik i dužinu izbočine kako biste održali visoku krutost

• Odaberite broj žljebova koji uravnotežuje prostor za strugotinu i čvrstoću ivice

• Izbjegavajte slotovanje pune širine osim ako vaša postavka to ne podržava

• Održavajte konzistentnu interakciju kako biste smanjili temperaturne skokove

Uložci od karbida

Karbidne pločice su glavni alati za tokarenje nikl legura i mnoga glodala. Mogu proizvesti ravne površine, različite promjere, žljebove i kontroliranu završnu obradu kada kontrolirate toplinu i protok strugotine.

Performanse karbidnih pločica zavise od pune kombinacije:

• Geometrija pločice (čvrstoća ivice u odnosu na oštrinu)

• Premaz i podloga

• Radijus vrha i stil lomilaca strugotine

• Parametri rezanja koji osiguravaju da alat reže, a ne trlja

Trebali biste dati prioritet stabilnom opterećenju čipa u odnosu na agresivnu brzinu. Niklove legure kažnjavaju trenje, a trenje izaziva očvršćavanje i brzo habanje.

Specijalizirani alati

Obrada legura nikla rijetko uspijeva "samo alatima opće namjene". Često su vam potrebni alati specifični za određenu operaciju kako biste smanjili rizik od otpada, posebno na rupama i navojima.

Uobičajeni primeri uključuju:

• Visokoučinkovite bušilice za tvrde legure

• Razvrtači za konačnu veličinu i završnu obradu rupe

• Glodalice navoja za kontrolirane unutarnje navoje

• Alati za urezivanje dizajnirani za kontrolu topline i strugotine

Također su vam potrebni pouzdani alati za mjerenje. Pomični mjerila pomažu u brzim provjerama, ali trebali biste koristiti mjerače veće preciznosti ili kontrolu na nivou CMM-a kada uske tolerancije i GD&T karakteristike povećavaju prinos sklopa.

Izbor C-kvaliteta i karbidnog kvaliteta

Vrste karbida se razlikuju po žilavosti i otpornosti na habanje. Neke vrste bolje podnose prekinute rezove, dok druge pružaju duži vijek trajanja pri stabilnim završnim rezovima.

Odabir ocjene treba tretirati kao procesnu odluku:

• Koristite jače ocjene kada dominiraju udar i prekid.

• Koristite tipove otporne na habanje kada dominiraju toplota i abrazija

• Promijenite kvalitet kada uočite konzistentne obrasce kvarova (odlomljivanje ivica u odnosu na habanje bočnih strana u odnosu na prianjanje)

Važnost tekućina za rezanje i brzina za obradu legura nikla

U procesu obrade legure nikla, kontakt između alata za obradu i metala stvara značajnu količinu topline koja može poremetiti proces ako se ne upravlja pravilno. Stoga su fluidi otporni na temperaturu kao što su sumporirana mineralna ulja od najveće važnosti za raspršivanje prekomjerne topline koja se stvara tokom strojne obrade.
Pored toga, obrada legure nikla ima koristi od nižih brzina tokom obrade. Prvo, veće brzine će povećati toplinu generiranu na način obrade brže nego što bi to činile manje brzine. Međutim, ako se koriste odgovarajući fluidi, brzina se može podesiti na stopu kojoj se efekat hlađenja tečnosti može lako suprotstaviti.
Bez obzira na to, svi procesi obrade ne rade dobro sa istom brzinom, na primjer, tokarenje i glodanje imaju više koristi od većih brzina nego bušenje i provlačenje. Stoga, brzine i tekućine za proces obrade treba pažljivo birati.

Uobičajene greške u obradi legure nikla

Preciznost obrade legure nikla određuje koliko gotov proizvod može biti zadovoljavajući. Stoga je to proces koji zahtijeva najveću pažnju. Evo nekoliko grešaka koje se mogu pojaviti u procesu obrade.

Adhezija alata

Niklove legure imaju tendenciju lijepljenja za alate za rezanje kada se proces odvija s pogrešnim parametrima, slabim podmazivanjem ili lošim odvođenjem strugotine. Kada se strugotina zavari na rub alata, alat prestaje čisto rezati i počinje kidati površinu. Takvo ponašanje može oštetiti i pločicu i radni komad u nekoliko prolaza.

Prianjanje alata također stvara probleme s završnom obradom nakon obrade. Čak i ako dio zadrži veličinu, i dalje možete ne ispuniti zahtjeve u pogledu brtvenih površina, kliznih spojeva ili kozmetičkih površina. Ako vašem dijelu treba kontrolirana završna obrada nakon obrade, trebali biste rano planirati korake uklanjanja neravnina i završne obrade i uskladiti ih sa strategijom obrade. HM-ovi površinsku obradu Opcije mogu podržati ovo, posebno kada vam je potrebno konzistentno stanje ivica, stabilna tekstura površine ili zaštita od korozije nakon obrade legure nikla.

Prekomjerno stvaranje topline

Ako ne kontrolišete toplotu tokom obrade legure nikla, temperatura na granici alata i čipa brzo raste i ubrzava habanje. Prekomjerna toplota također može iskriviti tanke presjeke, povećati stvaranje neravnina i smanjiti dimenzijsku stabilnost nakon što se dio ohladi.

Možete smanjiti rizik od toplote kada održavate alat da reže umjesto da se trlja, održavate krutost i efikasno dovodite rashladnu tečnost u zonu rezanja.

Stvrdnjavanje na poslu

Radno otvrdnjavanje se uglavnom događa kada se toplina akumulira i deformira metal i kada se pri obradi koriste neadekvatne brzine. Kada dođe do kvara na metalu, naknadni procesi rezanja i druge obrade na tom dijelu postaju poremećeni.

Savjeti za efikasnu obradu legure nikla

Mašinska obrada legure nikla ne nagrađuje "pokušaje i greške". Dobijate predvidljive rezultate kada kontrolišete četiri drajvera: stanje materijala, izbor alata, krutost podešavanja i odvođenje toploteOvi savjeti vam pomažu da produžite vijek trajanja alata, smanjite otpad i održite stabilne tolerancije u svim serijama.

Pravilno razumijevanje legure nikla

Trebali biste potvrditi tačnu vrstu i stanje legure nikla prije nego što odaberete alate ili parametre. Legure nikla ponašaju se različito ovisno o porodici legura i termičkoj obradi, tako da "legura nikla" nije dovoljna informacija za stabilan proces.

Možete smanjiti iznenađenja u ponudama i varijacije u obradi kada pojasnite:

• Oznaka razreda i standarda
• Uslovi termičke obrade i očekivani raspon tvrdoće
• Kritične karakteristike koje pokreću funkciju (navoji, zaptivne površine, otvori, referentne tačke)
• Radno okruženje (toplota, korozija, pritisak), kada utiče na završnu obradu ili inspekciju

Precizan odabir alata

Izbor alata treba da odgovara i radu i načinu kvara koji želite da izbjegnete. Niklove legure često oštećuju alate zbog toplote, adhezije i loma ivice, tako da "alati opšte namjene" često koštaju više u otpadu nego što uštede u kupovnoj cijeni.

Trebali biste odabrati alate sa:

• Prava geometrija za kontrolu strugotine i čvrstoću ivice
• Premaz i vrsta karbida pogodna za toplotu i habanje
• Minimalni prepust za održavanje krutosti
• Realističan plan za vrijeme izmjene alata prije kvara

Ispravno podešavanje mašine

Kruta postavka je zahtjev, a ne nešto što je lijepo imati. Niklove legure pojačavaju vibracije, a vibracije uzrokuju trenje. Trljanje izaziva očvršćavanje. Zatim svaki sljedeći prolaz postaje tvrđi, topliji i manje predvidljiv.

Poboljšavate stabilnost kada:

• Koristite jake stezaljke i poduprite tanke zidove
• Minimizirajte ispadanje alata i smanjite otklon
• Izbjegavajte zadržavanje na ramenima i unutrašnjim uglovima
• Programirajte konzistentne putanje alata za angažman, posebno kod glodanja
• Provjerite referentne vrijednosti rano kako ne biste jurili za tolerancijom na kraju

Upotreba prihvatljivog rashladnog sredstva

Strategija rashladne tekućine direktno kontrolira toplinu, odvođenje strugotine i završnu obradu površine pri obradi legura nikla. Rashladnu tekućinu treba tretirati kao procesnu varijablu, a ne kao zadanu postavku.

Bolje rezultate ćete postići kada:

• Usmjerite rashladnu tekućinu na reznu ivicu, ne samo na opće područje
• Održavajte čist protok za evakuaciju strugotine, posebno pri bušenju
• Koristite podmazivanje koje smanjuje zavarivanje i trenje na spoju alata i strugotine
• Podesite brzinu rezanja tek nakon što potvrdite pristup rashladnoj tekućini i kontrolu strugotine.

zaključak

Mašinska obrada legura nikla je uspješna kada se legure nikla prvo tretiraju kao problemi s toplinom i habanjem, a ne kao "samo još jedan metal". Možete ih efikasno obrađivati ​​kada fiksirate stanje legure, održavate alat da reže umjesto da se tre, te koristite dovod rashladne tekućine i krutost za kontrolu temperature i ponašanja strugotine. 

Ako vam je potrebna pomoć da svoj crtež pretvorite u stabilan plan procesa, možete Kontaktirajte HM za ponudu i DFM podrškuHM može pregledati vaše datoteke, uskladiti očekivanja inspekcije i preporučiti strategiju obrade koja štiti vaše kritične karakteristike i stabilnost isporuke.