HRSA's bewerken:weten wanneer hardmetaal niet genoeg is

Hittebestendige superlegeringen (HRSA's) zoals Inconel 718 zijn ontworpen om hun sterkte en stabiliteit te behouden onder extreme hitte en mechanische belasting. Deze materialen worden vaak gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, medische, energieopwekkings- en olie- en gasindustrieën, waar extreme temperaturen voorkomen en/of weerstand tegen druk, slijtage en bijtende omgevingen van cruciaal belang is. Dezelfde kenmerken die HRSA's waardevol maken, maken ze echter ook uiterst moeilijk te bewerken.

Hardmetalen gereedschappen zijn al jaren de standaardoplossing voor het bewerken van deze materialen. Carbide blijft een effectieve en veelgebruikte optie omdat het economisch, veelzijdig en compatibel is met de meeste werktuigmachines. Wanneer het verkorten van de cyclustijd echter een prioriteit wordt, bieden geavanceerde snijmaterialen zoals keramiek en kubisch boornitride (CBN) aanzienlijke voordelen.

Aanbevolen inhoud

Door carbide, keramiek en CBN strategisch te combineren, kunnen fabrikanten de snijsnelheden dramatisch verhogen, bewerkingscycli verkorten en de oppervlakte-integriteit behouden die vereist is voor kritische componenten.

Carbide:een veelzijdige, kosteneffectieve optie

Hardmetalen wisselplaten blijven een betrouwbare keuze voor het bewerken van hogetemperatuurlegeringen. Door hun taaiheid zijn ze beter bestand tegen onderbroken sneden en onstabiele omstandigheden dan veel geavanceerde snijmaterialen. Hardmetalen gereedschappen zijn doorgaans ook goedkoper dan keramische of CBN-wisselplaten, waardoor het aantrekkelijk wordt voor werkplaatsen die de gereedschapskosten zorgvuldig moeten beheren.

Hardmetaal heeft echter beperkingen bij het bewerken van HRSA's. Omdat materialen zoals Inconel 718 aanzienlijke hitte genereren en het werk gemakkelijk uithardt tijdens de bewerking, moeten hardmetalen wisselplaten met relatief conservatieve snijsnelheden werken om de standtijd te behouden. Dit resulteert vaak in langere bewerkingscycli tijdens voorbewerkingen.

Ondanks deze beperking blijft carbide een belangrijke rol spelen in HRSA-bewerkingsstrategieën. Voor sommige toepassingen worden hardmetalen gereedschappen gebruikt voor de laatste afwerking, wanneer hoge precisie en hoogwaardige oppervlakteafwerking vereist zijn.

Keramisch gereedschap voor voorbewerken op hoge snelheid

Keramische snijgereedschappen kunnen de productiviteit aanzienlijk verbeteren bij het voorbewerken van HRSA's. In tegenstelling tot hardmetaal kan keramiek met extreem hoge snijsnelheden werken, terwijl de stabiliteit bij hogere temperaturen behouden blijft.

In plaats van hitte te vermijden, presteren keramische gereedschappen het beste wanneer de hitte geconcentreerd is in de chip in plaats van in de snijkant. Hierdoor kunnen keramische wisselplaten meerdere malen sneller werken dan hardmetaal, terwijl de prestaties consistent blijven.

Keramiek is bijzonder effectief voor voorbewerkingen, omdat ze diepere snededieptes aankunnen in vergelijking met CBN-wisselplaten. Hierdoor kunnen grote hoeveelheden materiaal snel worden verwijderd, waardoor de voorbewerkingscyclustijden aanzienlijk worden verkort.

Verschillende keramische kwaliteiten zijn speciaal ontworpen voor het bewerken van hogetemperatuurlegeringen. NTK's geavanceerde keramische composieten BIDEMICS en SiAlON-keramische SX7-, SX3-, SX9- en SX5-kwaliteiten zijn bijvoorbeeld ontworpen voor snelle bewerking van op nikkel gebaseerde superlegeringen.

Binnen dit bereik biedt SX9 een hogere taaiheid en wordt vaak gebruikt voor voorbewerken en zwaardere sneden, terwijl SX7 en SX3 draai- en semi-nabewerkingstoepassingen op hoge snelheid ondersteunen waarbij stabiele snijomstandigheden hogere snelheden mogelijk maken. Met deze keramische kwaliteiten kunnen machinisten de snijsnelheden dramatisch verhogen en de bewerkingstijd tijdens voorbewerkingen verkorten.

Keramisch gereedschap vereist echter stabiele bewerkingsomstandigheden. Machinestijfheid, veilige opspanning en consistente gereedschapsaangrijping zijn essentieel. Bovendien zijn sommige machines mogelijk niet in staat de spilsnelheden te bereiken die nodig zijn om keramisch gereedschap volledig te benutten.

CBN voor snelle afwerking

CBN-wisselplaten worden vaak gebruikt voor nabewerkingen in hogetemperatuurlegeringen waarbij oppervlakteafwerking en maatnauwkeurigheid van cruciaal belang zijn. CBN is een van de hardste snijmaterialen die verkrijgbaar zijn en biedt uitstekende slijtvastheid bij hoge temperaturen. Bij het nabewerken van materialen zoals Inconel 718 kunnen CBN-wisselplaten werken met snijsnelheden die vergelijkbaar zijn met die van keramisch gereedschap, maar met lichtere snededieptes, doorgaans in het bereik van 0,1 tot 0,5 mm. Deze combinatie maakt een snelle afwerking mogelijk met behoud van een uitstekende oppervlaktekwaliteit.

De soort BX815 CBN van Tungaloy is bijvoorbeeld zeer geschikt voor nabewerkingen op Inconel 718. De soort is ontworpen voor het snel bewerken van superlegeringen en zou aanzienlijke slijtvastheid en stabiliteit van de oppervlakteafwerking bieden tijdens nabewerkingen.

In productieomgevingen stelt dit fabrikanten in staat nabewerkingen sneller uit te voeren dan met hardmetaal, terwijl tegelijkertijd een verbeterde oppervlaktekwaliteit wordt bereikt.

Hybride bewerkingsstrategieën

Maar in plaats van te vertrouwen op één enkel snijgereedschapsmateriaal combineren veel fabrikanten meerdere gereedschapsoplossingen om zowel de productiviteit als de oppervlaktekwaliteit te optimaliseren.

Een typische bewerkingsstrategie voor HRSA's kan het volgende omvatten:

1. Voorbewerken met keramisch gereedschap. Keramische kwaliteiten zoals BIDEMICS, SiAlon of vergelijkbare oplossingen maken agressieve materiaalverwijdering bij hoge snijsnelheden mogelijk.
2. Semi-afwerking met keramiek of hittebestendig PVD-hardmetaal. In situaties waarin machines geen optimale keramische snelheden kunnen bereiken, kunnen geavanceerde PVD-carbidesoorten zoals AH8005 en AH8015 een duurzaam alternatief bieden voor semi-nabewerkingen.
3. Afwerken met CBN. CBN-kwaliteiten zoals BX815 maken snelle afwerking mogelijk met hoogwaardige oppervlakteafwerking en maatcontrole.
4. Eindreinigingsbeurt met carbide (indien nodig). In sommige toepassingen kan een lichthardmetalen afwerkingsgang worden gebruikt wanneer hoge precisie, hoogwaardige oppervlakteafwerking en onderdeeleigenschappen de behoeften van speciale geometrieën vereisen.

Programmeeroverwegingen

Bij de overgang van hardmetaal naar keramisch of CBN-gereedschap moeten de programmeerstrategieën mogelijk ook worden aangepast. Keramisch gereedschap presteert het beste bij consistente gereedschapaangrijping en stabiele snijomstandigheden. Gereedschapsbanen moeten onderbrekingen tot een minimum beperken, een stabiele aangrijping behouden en een soepele intrede in de snede mogelijk maken. Plotselinge belastingsveranderingen of zware onderbrekingen kunnen leiden tot voortijdige gereedschapsuitval. Omdat keramische gereedschappen met aanzienlijk hogere snijsnelheden werken dan carbide, moeten voedingen en snelheden zorgvuldig worden aangepast om stabiele snijomstandigheden te behouden.

CBN-nabewerkingen profiteren ook van stabiele aangrijping en gecontroleerde snededieptes om de oppervlakteafwerking en maatnauwkeurigheid te maximaliseren.

Machinecapaciteit is een andere belangrijke factor. Sommige apparatuur kan mogelijk niet de spilsnelheden bereiken die nodig zijn voor keramiek of CBN om optimale prestaties te bereiken. In deze situaties blijft hardmetaal een praktische en effectieve oplossing.

Een voorbeeld:Inconel 718 draaien

Denk aan een keerbewerking op de Inconel 718, waarbij een aanzienlijke hoeveelheid materiaal moet worden verwijderd vóór de laatste afwerkingsgang. Een typisch proces kan het volgende inhouden:

• Keramisch voorbewerken met een soort zoals SX3 of BIDEMICS om het grootste deel van het materiaal bij hoge snijsnelheden te verwijderen.
• Semi-nabewerken met een hittebestendige hardmetaalsoort zoals AH8005 of AH8015 als beperkingen van de machinesnelheid verdere keramische bewerking verhinderen.
• Hoge snelheid nabewerken met een CBN-wisselplaat zoals BX815 voor nauwe toleranties en een uitstekende oppervlakteafwerking.

Vergeleken met een proces met alleen carbide kan deze multitoolbenadering de totale cyclustijd aanzienlijk verkorten, terwijl de hoge kwaliteit van de onderdelen behouden blijft.

Productiviteit verbeteren bij HRSA-bewerking

HRSA-materialen zullen machinisten blijven uitdagen vanwege hun sterkte, hittebestendigheid en de neiging om uit te harden. De vooruitgang op het gebied van snijgereedschapsmaterialen stelt fabrikanten nu echter in staat de bewerkingsefficiëntie dramatisch te verbeteren.

Carbide blijft voor veel toepassingen een betrouwbare en economische oplossing. Maar wanneer de productiviteit van cruciaal belang wordt, bieden keramische en CBN-gereedschappen de mogelijkheid om de snijsnelheden aanzienlijk te verhogen en de bewerkingstijd te verkorten. Door keramisch voorbewerken, CBN-afwerken en carbide-reinigingsgangen te combineren, kunnen fabrikanten, indien nodig, zeer efficiënte bewerkingsstrategieën ontwikkelen voor materialen zoals Inconel 718.