Nowy proces obróbki części z żaroodpornych stopów zmniejszył zużycie narzędzi o 15%

Kiedy obróbka trudnych stopów sprawia wrażenie ciącia przez ogień

Wciąż pamiętam ten dźwięk — ostre, szorujące brzmienie, gdy płytki węglikowe stykają się z Inconel 718 przy wysokich prędkościach posuwu. Iskry, zapach nagrzanego chłodziwa i frustracja, gdy narzędzia ulegają awarii w połowie cyklu.
Jeśli kiedykolwiek obrabiałeś stopów odpornych na ciepło takie jak Inconel, Hastelloy czy tytan, wiesz, że zużycie narzędzi to niewidzialny wróg, który pochłania zarówno wydajność, jak i zyski.

Przez ostatnie sześć miesięcy nasz zespół testował nowy proces hybrydowy łącząc kontrolę adaptacyjną posuwu i dostarczanie chłodziwa pod wysokim ciśnieniem , zaprojektowany specjalnie dla tych trudnoobrabialnych materiałów. Wynik? Potwierdzone zmniejszenie zużycia narzędzi o 15% , aż do o 11% krótszy czas cyklu bez kompromitowania jakości powierzchni.

Dlaczego stopy odpornożarowe są tak trudne do obróbki?

Stopy odpornożarowe (HRAs) zachowują swoje właściwości wytrzymałościowe powyżej 800°C. Choć jest to korzystne w zastosowaniach lotniczych lub w elementach turbin, stanowi problem dla trwałości narzędzi.
Typowe problemy to:

• Zbyt wysoka temperatura cięcia prowadzi do łamania krawędzi narzędzia.

• Naswajanie się materiału spowodowane słabym usuwaniem wiórów.

• Twarda dyfuzja węglików podczas długotrwałego kontaktu z wysoką temperaturą.

Przed naszą nową metodą, płytki narzędziowe często nie wytrzymywały dłużej niż 40–50 minut czasu cięcia zanim wymagały wymiany — kosztowna rutyna w produkcji małoseryjnej.

Nowa hybrydowa metoda: testowanie w warunkach rzeczywistych i dane

Wprowadziliśmy trzy zmiany procesowe w fazie testowej na tokarce DMG Mori NLX 2500 używanie Płytki Kennametal KC5010 i Inconel 718 pręty (Ø80 mm).

Główny wniosek:
The adaptacyjny algorytm posuwu automatycznie dostosowuje prędkość posuwu na podstawie oporu skrawania. Gdy narzędzie napotyka trudniejsze miejsca lub wzrost temperatury, posuw jest tymczasowo zmniejszany, co zapobiega mikrouszkodzeniom i stabilizuje postęp zużycia narzędzia.

W międzyczasie, strumienie chłodziwa pod wysokim ciśnieniem przy 12 MPa poprawiają odprowadzanie wiórów, obniżając temperaturę kontaktu o około 80°C , na podstawie naszych odczytów termopary w maszynie.

Dlaczego to ma znaczenie dla zakupów i planowania produkcji

Dla kupujących fabrycznych i inżynierów produkcyjnych, ta poprawa przekłada się bezpośrednio na efektywność kosztową.

• o 15% dłuższy czas życia narzędzia oznacza mniejsze zużycie płytek w każdej partii.

• o 11% krótsze czasy cyklu prowadzi do szybszego przepływu produkcji.

• Spójna jakość powierzchni zmniejsza konieczność poprawek podczas inspekcji.

Jeśli przetwarzasz HRAs w aeronautyka i kosmonautyka , energia , czy medycyna zastosowaniach, zastosowanie sterowania adaptacyjnego posuwem w połączeniu z chłodzeniem pod wysokim ciśnieniem może szybko zrekompensować koszty modernizacji sprzętu — zazwyczaj w ciągu mniej niż trzech miesięcy produkcji .

Jak wdrożyć ten proces w swojej fabryce

Oto prosty plan działania, jeśli rozważasz wdrożenie tej metody:

1. Modernizacja systemu chłodzenia – Użyj pomp pracujących w zakresie 10–15 MPa.

2. Zainstaluj oprogramowanie do monitorowania dopływu – Dostępne w większości nowoczesnych sterowników CNC.

3. Wybierz płytki z węglików spiekanych z powłoką – Wybierz powłoki TiAlN lub AlTiN o wysokiej stabilności twardości w podwyższonej temperaturze.

4. Przeprowadź próbne toczenia – Rozpocznij od 90% obecnych parametrów skrawania i dostosowuj je adaptacyjnie.

5. Monitoruj szybkość zużycia – Co 15 minut pracy używaj mikroskopu narzędziowego do pomiaru szerokości zużycia (VB).

Wskazówka: Wiele sterowników CNC, takich jak FANUC i Siemens, pozwala na dynamiczną regulację posuwu w zależności od obciążenia wrzeciona — umożliwiając półautomatyczne sterowanie adaptacyjne bez konieczności dużych inwestycji w oprogramowanie.

Wgląd eksperta: dokąd zmierza ta technologia

Następnym krokiem w optymalizacji obróbki jest Analiza predykcyjna zużycia oparta na sztucznej inteligencji , gdzie czujniki monitorują drgania, siłę skrawania i temperaturę, aby przewidzieć uszkodzenie płytki przed jego wystąpieniem.
Już rozpoczęliśmy testowanie tego rozwiązania na naszej linii produkcyjnej — wstępne dane wskazują dodatkowy przyrost wykorzystania narzędzi o 5–8% .

Dla zespołów zakupowych oceniających dostawców, zakłady integrujące adaptacyjny posuw i optymalizację chłodzenia będą miały wyraźne przewagi pod względem czasu cyklu, jakości powierzchni i kosztu elementu — szczególnie przy wysokowartościowych komponentach z stopów lotniczych i medycznych.