Жаропрочные аустенитные никель-хромовые суперсплавы Inconel 718 и Hastelloy C-276 относятся к категории труднообрабатываемых материалов из-за интенсивного абразивного износа инструмента и склонности к термомеханическому наклепу. Высокая прочность сохраняется при нагреве свыше семисот градусов. При этом низкая теплопроводность сплава концентрирует экстремальное тепло на режущей кромке фрезы. В нашей цеховой практике мы применяем керамические пластины и эмульсию высокого давления.

Теплофизические свойства никелевых суперсплавов и механизм абразивного износа

Сплав Инконель 718 содержит в своей структуре интерметаллидные гамма-двойной-штрих фазы и карбиды ниобия высокой микротвердости, которые вызывают интенсивный абразивный износ режущих кромок твердосплавного инструмента. Низкий коэффициент теплопроводности никелевой основы препятствует естественному отводу тепла со стружкой. А деформационное упрочнение обработанного слоя требует непрерывного резания с глубиной среза, превышающей толщину наклепанного поверхностного подслоя заготовки.

Факторы сложности механической обработки жаропрочных аустенитных сплавов:

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →
  • Экстремальная прочность и вязкость материала при температурах резания до 900 °C.
  • Склонность к образованию катастрофического проточечного износа по глубине резания.
  • Высокие силы резания, создающие изгибающие нагрузки на оправку и шпиндель станка.

Преодоление этих барьеров требует жесткой оснастки и специализированных режущих материалов.

Высокоскоростное резание керамическими пластинами SiAlON и вискерной керамикой

Черновое фрезерование никелевых жаропрочных сплавов выполняется керамическими сменными пластинами на основе нитрида кремния и оксинитрида кремния-алюминия (SiAlON) на скоростях резания от шестисот до тысячи метров в минуту. Резание керамикой ведется без применения СОЖ. Наш производственный опыт показывает, что контролируемый локальный нагрев зоны контакта пластифицирует металл перед режущей кромкой, кардинально снижая удельные силы резания.

Удельный съем металла керамической фрезой превышает твердый сплав в пять раз.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Главное правило работы с керамикой SiAlON: фрезерование выполняется исключительно всухую для предотвращения термического шока.

Подобрать оборудование под вашу задачу

Нажимая кнопку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности.

Применение твердосплавных фрез с покрытием AlTiN и микрогеометрией кромки

Получистовое и чистовое профильное фрезерование выполняется монолитным мелкозернистым твердым сплавом с многослойным жаростойким PVD-покрытием TiAlN или AlTiSiN. Инструмент затачивается с положительным передним углом от шести до десяти градусов и прецизионно скругленной кромкой радиусом пятнадцать микрометров. А спиральные стружечные канавки полируются до зеркального блеска для предотвращения налипания стружки.

Расчет окружной скорости и минутной подачи при трохоидальном фрезеровании сплава Inconel 718:

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

\[v_c = \frac{\pi \cdot D_{tool} \cdot n}{1000}, \quad v_f = f_z \cdot z \cdot n \cdot \sqrt{\frac{D_{tool}}{a_e}}\]

где низкая радиальная глубина резания \(a_e\) компенсируется повышенной подачей на зуб без перегрузки кромки.

Тип режущего материалаСкорость резания Vc, м/минПодача на зуб fz, мм/зубСтойкость режущей кромки
Керамика SiAlON (черновая)600 – 950 м/мин0.06 – 0.12 мм/зуб15 – 25 минут (сухое)
Твердый сплав AlTiN (трохоида)40 – 75 м/мин0.04 – 0.08 мм/зуб45 – 70 минут (с СОЖ)
Вискерная керамика Al2O3-SiCw500 – 800 м/мин0.05 – 0.10 мм/зуб20 – 30 минут (сухое)

Охлаждение зоны резания струей СОЖ высокого давления под режущую кромку

При чистовом фрезеровании твердым сплавом технологически необходимо настроить направленную подачу смазочно-охлаждающей жидкости давлением от семидесяти до ста бар непосредственно в зону контакта инструмента с заготовкой. Сфокусированные микроструи эмульсии пробивают паровую пленку и эффективно смывают микрочастицы налипшего сплава. А концентрированное охлаждение продлевает стойкость кромок фрезы более чем в два раза.

Фрезерные станки с ЧПУ

Весь раздел →

Высоконапорная подача СОЖ предотвращает термические микротрещины на режущих кромках твердосплавного инструмента.

Давление подачи СОЖТемпература кромки резцаЭвакуация стружки из паза
Стандартный полив 5 – 10 барВыше 850 °C (паровая подушка)Частичное пакетирование в пазах
Высокое давление 70 – 100 барСнижение до 550 – 600 °CМгновенное дробление и вынос стружки

Технические критерии контроля наростообразования и упрочнения поверхностного слоя

Для предотвращения образования микротрещин в ответственных деталях газотурбинных двигателей чистовые проходы выполняются острым свежим инструментом с постоянным контролем вибраций. Затупление фрезы приводит к мгновенному росту толщины наклепанного слоя и деградации усталостной прочности изделия. А регулярный замер износа по задней грани гарантирует стабильность геометрических допусков детали в пределах пяти микрометров.

Технологический регламент чистового фрезерования жаропрочных сплавов:

  1. Установка термоусадочной или гидропластовой оправки с радиальным биением менее двух микрон.
  2. Запуск программы трохоидальной выборки с плавным врезанием по спирали под углом два градуса.
  3. Включение подачи охлаждающей эмульсии высокого давления через внутренние каналы фрезы.
  4. Контроль состояния режущей кромки на оптическом микроскопе после каждого цикла обработки.

Соблюдение параметров резания гарантирует надежность ответственных деталей авиационной техники.