Mảnh dao cacbua và mảnh dao gốm cho lưỡi tuabin siêu hợp kim

PFT, Thâm Quyến

Mục đích: Định lượng khe hở giữa các hạt cacbua và gốm khi hoàn tất-quay các cánh tuabin Inconel 718 ở điều kiện-áp suất làm mát sàn sản xuất (7 MPa).
Phương pháp: Thử nghiệm giai thừa một-điểm, đầy đủ{1}}tốc độ cắt khác nhau (vc 40–120 m/phút) và bước tiến (fn 0,05–0,20 mm/r). Điểm cuối-tuổi thọ của dụng cụ là độ mòn mặt sườn 0,3 mm hoặc vết nứt nghiêm trọng. Sức mạnh, độ nhám bề mặt (Ra) và độ sâu lớp màu trắng đã được ghi lại.
Kết quả: Ở tốc độ vc 80 m/phút, mảnh gốm gia cố-có râu chạy 2,1 phút trước khi đứt nhưng loại bỏ 4,8× vật liệu cacbit phủ (GC1115) kéo dài 11 phút. Cacbua tạo ra Ra 0,42 µm so với 0,78 µm đối với gốm. Độ sâu lớp trắng{10}}ở cả hai đều ở mức dưới 5 µm.
Kết luận: MRR gốm gấp ba khi tốc độ Lớn hơn hoặc bằng 80 m/phút và bề mặt Ra Nhỏ hơn hoặc bằng 0,8 µm là chấp nhận được; cacbua vẫn an toàn hơn đối với Ra < 0,5 µm hoặc vết cắt gián đoạn.

Mảnh dao cacbua và mảnh dao gốm cho lưỡi tuabin siêu hợp kim

Các lưỡi dao siêu hợp kim làm từ niken- rời khỏi lò rèn ở tốc độ 46 HRC và tiêu tốn ngân sách chế tạo dụng cụ cho bữa sáng. Các cửa hàng thường lựa chọn giữa các hạt dao cacbua siêu bền và các hạt dao bằng gốm siêu nhanh-không có số cứng. Ghi chú này cung cấp những con số đó-không hề mang tính tiếp thị.

2 phương pháp nghiên cứu
2.1 Phôi & Máy

Hợp kim: Inconel 718, 46 HRC, thanh Ø 85 mm, phần nhô ra 250 mm.

Máy tiện: DMG CTX beta 800, 12 kW, 7 MPa thông qua-chất làm mát dụng cụ, khả năng lặp lại định vị 5 μm.

2.2 Dụng cụ cắt

2.3 Quy trình

Hai đường chuyền trên mỗi thanh: thô đến phôi 1 mm, hoàn thiện đến độ sâu 0,2 mm cuối cùng.

Ma trận giai thừa: vc 40, 60, 80, 100, 120 m/phút × fn 0,05, 0,10, 0,15, 0,20 mm/r.

Tiêu chí dừng: mòn sườn VB=0.3 mm hoặc gãy mép.

Các phép đo: lực kế (Kistler 9129A) cho công suất, máy đo biên dạng laser (Keyence LJ-V7080) cho nhiễu xạ tia Ra, X-cho lớp trắng.

3 Kết quả & Phân tích

3.1 Tuổi thọ dụng cụ
Hình 1 cho thấy tuổi thọ dụng cụ so với vc. Cacbua tuân theo độ dốc Taylor cổ điển (n=0.24) giảm từ 24 phút ở tốc độ 40 m/phút xuống còn 5 phút ở tốc độ 120 m/phút. Gốm sứ phân tán trong khoảng 0,7–2,1 phút trên 80 m/phút do nứt nhiệt.

3.2 Tỷ lệ loại bỏ vật liệu (MRR)
Bảng 1 so sánh MRR ở cùng một điểm-cuối vòng đời-công cụ.

3.3 Tính toàn vẹn bề mặt

Ra (µm): cacbua 0,42 ± 0,05; gốm 0,78 ± 0,12.

độ sâu lớp-màu trắng: < 5 µm cho cả hai; không có sự gia tăng độ cứng-vi mô nào có thể đo lường được.

Ứng suất dư: cacbit chịu nén 120 MPa, gốm chịu kéo 180 MPa-vẫn nằm trong giới hạn OEM.

3.4 Rút điện
Cacbua trung bình 2,1 kW; gốm đạt đỉnh 3,8 kW, trong phạm vi dự trữ trục chính.

4 Thảo luận
4.1 Cơ chế mài mòn
Cacbua bị hỏng do mòn mặt sườn cộng với-sự sứt mẻ vi mô, phù hợp với báo cáo của Sandvik. Gốm sứ không thể chống chọi với các vết nứt do sốc nhiệt lan truyền từ mặt vát, được tăng tốc bởi chất làm mát.

4.2 Giao thoa kinh tế-
Sử dụng-trình điều khiển chi phí sàn tại xưởng (chèn giá, thay đổi-theo thời gian, tốc độ trục quay), hòa vốn- đạt tốc độ 110 m/phút trong đó MRR 3× của gốm lớn hơn giá chèn 2× và rủi ro phế liệu cao hơn.

4.3 Hạn chế

Chỉ cắt liên tục; các vết cắt bị gián đoạn làm vỡ gốm sứ trong các cuộc thử nghiệm thí điểm.

Áp suất nước làm mát > 8 MPa làm giảm 30% tuổi thọ của gốm.

4.4 Thực hành mang đi
Chọn gốm khi (a) bề mặt Ra 0,8 µm có thể chấp nhận được, (b) trục xoay có thể cung cấp tốc độ Lớn hơn hoặc bằng 100 m/phút, (c) cắt liên tục. Sử dụng cacbua để hoàn thiện cánh máy bay cuối cùng hoặc bất kỳ công việc rãnh/vai nào.

5 Kết luận
Hạt gốm có tốc độ loại bỏ vật liệu gấp ba lần trong Inconel 718 trên 80 m/phút đồng thời đáp ứng các thông số kỹ thuật của lớp-màu trắng, nhưng độ nhám bề mặt và nguy cơ gãy xương thiên về cacbua đối với Ra < 0,5 µm hoặc hình học bị gián đoạn. Tái tạo giai thừa ở áp suất chất làm mát để xác nhận điểm giao nhau trước khi-báo giá lại công việc.