Egy Új Eljárás Hőálló Ötvözetek Alkatrészeinek Megmunkálására 15%-kal Csökkentette Az Eszközkopást

Amikor a kemény ötvözetek megmunkálása olyan, mintha tűzön vágnánk keresztül

Még mindig emlékszem a hangra — arra a éles, csikorgó zajra, amikor egy karbid beütőlapka nagy előtolással találkozik az Inconel 718-cal. A szikrák, a melegített hűtőfolyadék szaga, és a frusztráció, amikor az eszközök félúton feladnak a ciklus során.
Ha valaha is megmunkáltál hőálló ötvözetekhez mint például Inconel, Hastelloy vagy titán, akkor tudod, hogy az eszközkopás a láthatatlan ellenség, amely egyszerre falja fel a termelékenységet és a nyereséget.

Az elmúlt hat hónapban a csapatunk egy új hibrid eljárást összevonva adaptív előtolásszabályozással és nagynyomású hűtőfolyadék-ellátással , kifejezetten ezekhez a nehezen megmunkálható anyagokhoz tervezve. Az eredmény? 15%-os csökkenés az eszköz kopásában , és akár 11%-kal rövidebb ciklusidő , anélkül, hogy az alkatrész felületminősége romlana.

Miért olyan nehéz a hőálló ötvözetek megmunkálása?

A hőálló ötvözetek (HRA) eredeti szilárdságukat 800 °C felett is megtartják. Bár ez előnyös a repülőgépiparban vagy turbinák esetén, az szerszámteljesítmény szempontjából rémálom.
Tipikus problémák:

• Túlzott megmunkálási hőmérséklet , amely élletöréshez vezethet.

• Felépített él a rossz forgácseltávolítás miatt.

• Kemény karbid-diffúzió hosszú ideig tartó, magas hőterhelés alatt történő érintkezés során.

Az új eljárás bevezetése előtt a szerszámbetétek gyakran nem tartottak tovább 40–50 percig tartó megmunkálási időnél mielőtt cserére lett volna szükség – költséges folyamat kis sorozatgyártás esetén.

Az új hibrid eljárás: Valós körülmények közötti tesztelés és adatok

Három folyamatváltoztatást vezettünk be a tesztelési fázisban egy DMG Mori NLX 2500 esztergaközponton használat Kennametal KC5010 beépíthető szerszámél és Inconel 718 rudak (Ø80 mm).

Fontos tanulság:
A adaptív előtolási algoritmus az előtolási sebességet automatikusan szabályozza a vágási ellenállás alapján. Amikor az eszköz nehezebben vágható területekkel vagy növekedett hőmérséklettel találkozik, az előtolás átmenetileg csökken, megelőzve ezzel a mikrotöréseket és stabilizálva az eszköz kopásának haladását.

Eközben, nagy nyomású hűtőfolyadék sugár 12 MPa nyomáson javítja a forgácseltávolítást, csökkentve a kontakt hőmérsékletet körülbelül 80°C , a gépen belüli termoelemes mérések alapján.

Miért fontos ez a beszerzési és termelési tervezés számára

Gyári vásárlók és termelési mérnökök számára ez a fejlesztés közvetlenül költséghatékonyságban nyilvánul meg.

• 15%-kal hosszabb szerszámélettartam kevesebb beavatkozó elem fogyasztást jelent egy-egy tételnél.

• 11%-kal rövidebb ciklusidő gyorsabb átfutáshoz vezet.

• Állandó felületminőség csökkenti az ellenőrzés utáni javító munkát.

Ha HRAs anyagokat légiközlekedés , energia , vagy orvosi alkalmazásokban megmunkál, az adaptív előtolás-szabályozás nagynyomású hűtőfolyadékkal történő integrálása gyorsan ellentételezheti a berendezések fejlesztésének költségeit — általában három hónapnál rövidebb gyártási idő .

Hogyan valósíthatja meg ezt a folyamatot a gyárában

Itt egy egyszerű útvonalterv, ha fontolóra veszi e módszer alkalmazását:

1. Hűtőfolyadék-rendszer fejlesztése – Olyan szivattyúk használata, amelyek 10–15 MPa nyomásra képesek.

2. Táplálás-figyelő szoftver telepítése – A legtöbb modern CNC-vezérlőben elérhető.

3. Bevonatos keményfém betétek kiválasztása – Válasszon TiAlN vagy AlTiN bevonatokat, amelyek magas hőállóságú keménységgel rendelkeznek.

4. Próbavágások végrehajtása – Kezdjen 90%-os értéknél a jelenlegi vágási paraméterekhez képest, és adaptívan állítsa be.

5. A kopás mértékének figyelése – Használjon szerszám-mikroszkópot a kopási sáv szélességének (VB) mérésére minden 15 perces üzemeltetés után.

Tipp: Sok CNC-vezérlő, például a FANUC és a Siemens lehetővé teszi az előtolás dinamikus korrekcióját a főorsó terheléséhez kapcsolva – így félig automatizált adaptív szabályozás valósítható meg jelentős szoftverbefektetés nélkül.

Szakértői elemzés: merre tart ez a technológia

A következő lépés a megmunkálás optimalizálásában Mesterséges intelligencián alapuló prediktív kopáselemzés , ahol szenzorok figyelik a rezgést, a vágóerőt és a hőmérsékletet, hogy megjósolják a lapka meghibásodását, mielőtt az bekövetkezne.
Már elkezdtük ezt tesztelni a gyártósorunkon – a korai adatok további 5–8%-os javulást mutatnak a szerszámkihasználtságban .

A beszerzési csapatok számára, amelyek a beszállítókat értékelik, azok a gyárak, amelyek adaptív előtolást és hűtőfolyadék-optimálást alkalmaznak, egyértelmű előnyökkel rendelkeznek ciklusidő, felületi integritás és darabköltség tekintetében — különösen a magas értékű repülőgépipari és orvostechnikai ötvözet alkatrészeknél.