Một Quy Trình Mới để Gia Công Các Chi Tiết Hợp Kim Chịu Nhiệt Đã Giảm Mài Mòn Dụng Cụ 15%

Khi gia công các hợp kim cứng như thể đang cắt xuyên qua lửa

Tôi vẫn nhớ tiếng động — âm thanh mài mòn chói tai khi một mảnh chèn cacbua tiếp xúc với Inconel 718 ở tốc độ tiến dao cao. Những tia lửa, mùi dung dịch làm mát nóng lên, và sự thất vọng khi dụng cụ hỏng giữa chừng chu kỳ.
Nếu bạn từng gia công hợp kim chịu nhiệt như Inconel, Hastelloy hoặc titan, bạn biết rằng mài mòn dụng cụ chính là kẻ thù vô hình làm giảm cả năng suất lẫn lợi nhuận.

Trong sáu tháng qua, đội ngũ của chúng tôi đã thử nghiệm một quy trình lai mới kết hợp điều khiển tiến dao thích ứng và cung cấp dung dịch làm mát áp lực cao , được thiết kế đặc biệt cho những vật liệu khó gia công này. Kết quả? Một sự giảm thiểu được xác nhận 15% về mài mòn dụng cụ , và thời gian chu kỳ ngắn hơn lên đến 11% thời gian chu kỳ mà không làm giảm chất lượng bề mặt.

Điều gì khiến các hợp kim chịu nhiệt trở nên khó gia công?

Các hợp kim chịu nhiệt (HRAs) giữ được độ bền của chúng ở nhiệt độ trên 800°C. Mặc dù điều này rất tốt cho các bộ phận hàng không vũ trụ hoặc tuabin, nhưng lại là cơn ác mộng đối với tuổi thọ dụng cụ.
Các vấn đề điển hình bao gồm:

• Nhiệt độ cắt quá cao dẫn đến vỡ mép cắt.

• Mép tích tụ do thoát phoi kém.

• Sự khuếch tán cacbua cứng trong quá trình tiếp xúc lâu dài với nhiệt độ cao.

Trước quy trình mới của chúng tôi, các mảnh chèn dụng cụ thường chỉ kéo dài không quá 40–50 phút thời gian cắt gọt trước khi cần thay thế — một quy trình tốn kém trong sản xuất số lượng nhỏ.

Quy trình lai mới: Kiểm tra thực tế và dữ liệu

Chúng tôi đã giới thiệu ba thay đổi quy trình trong giai đoạn thử nghiệm trên một Trung tâm tiện DMG Mori NLX 2500 sử dụng Mảnh chèn Kennametal KC5010 và Inconel 718 thanh (Ø80 mm).

Ý chính:
The thuật toán cấp liệu thích ứng tự động điều chỉnh tốc độ cấp liệu dựa trên lực cản khi cắt. Khi dụng cụ gặp phải những điểm cứng hơn hoặc nhiệt độ tăng lên, tốc độ cấp liệu sẽ được giảm tạm thời, ngăn ngừa hiện tượng vỡ mẻ vi mô và ổn định quá trình mài mòn dụng cụ.

Trong khi đó, dòng tia làm mát áp suất cao ở 12 MPa cải thiện việc tháo phoi, làm giảm nhiệt độ tiếp xúc khoảng 80°C , dựa trên số liệu đo nhiệt độ từ cảm biến nhiệt ngẫu trong máy của chúng tôi.

Tại sao điều này quan trọng đối với mua sắm và lập kế hoạch sản xuất

Đối với người mua tại nhà máy và kỹ sư sản xuất, cải tiến này trực tiếp chuyển thành hiệu quả về chi phí.

• tuổi thọ dụng cụ dài hơn 15% có nghĩa là tiêu thụ insert thấp hơn cho mỗi lô.

• thời gian chu kỳ ngắn hơn 11% dẫn đến năng suất nhanh hơn.

• Độ hoàn thiện bề mặt đồng đều giảm việc sửa chữa do kiểm tra.

Nếu bạn đang gia công HRAs trong các hàng không vũ trụ , năng lượng , hoặc y tế ứng dụng, việc tích hợp điều khiển tốc độ tiến thích ứng với làm mát áp lực cao có thể nhanh chóng bù đắp chi phí nâng cấp thiết bị — thường là trong vòng dưới ba tháng sản xuất .

Cách triển khai quy trình này tại nhà máy của bạn

Dưới đây là lộ trình đơn giản nếu bạn đang cân nhắc áp dụng phương pháp này:

1. Nâng cấp hệ thống làm mát – Sử dụng các bơm có khả năng đạt 10–15 MPa.

2. Lắp đặt phần mềm giám sát nguyên liệu đầu vào – Có sẵn trên hầu hết các bộ điều khiển CNC hiện đại.

3. Chọn mảnh chèn carbide phủ lớp – Chọn các lớp phủ TiAlN hoặc AlTiN có độ ổn định độ cứng ở nhiệt độ cao tốt.

4. Thực hiện các lần cắt thử nghiệm – Bắt đầu ở 90% thông số cắt hiện tại và điều chỉnh linh hoạt.

5. Giám sát tốc độ mài mòn – Sử dụng kính hiển vi đo dao để xác định chiều rộng mài mòn (VB) sau mỗi 15 phút vận hành.

Mẹo: Nhiều bộ điều khiển CNC, như FANUC và Siemens, cho phép điều chỉnh tốc độ ăn dao động theo tải trục chính — cho phép kiểm soát thích nghi bán tự động mà không cần đầu tư lớn về phần mềm.

Thông tin chuyên sâu: Xu hướng phát triển của công nghệ này

Bước tiếp theo trong tối ưu hóa gia công là Phân tích mòn dự báo dựa trên AI , nơi các cảm biến theo dõi rung động, lực cắt và nhiệt độ để dự đoán sự hỏng hóc của mảnh chèn trước khi nó xảy ra.
Chúng tôi đã bắt đầu thử nghiệm điều này trong dây chuyền sản xuất — dữ liệu ban đầu cho thấy thêm lợi ích 5–8% về hiệu suất sử dụng dụng cụ .

Đối với các đội mua hàng đánh giá nhà cung cấp, các nhà máy tích hợp điều chỉnh ăn dao thích nghi và tối ưu hóa dung dịch làm mát sẽ có lợi thế rõ rệt về thời gian chu kỳ, độ bền bề mặt và chi phí trên mỗi chi tiết — đặc biệt trong các chi tiết chế tạo từ hợp kim hàng không và y tế có giá trị cao.