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【兆恒机械】号称最难切削材质的高温合金,被这五种武器攻克了

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  • 添加日期:2021年04月08日

高温合金是典型的难加工材料,甚至可以说是各种难切削材料中最难切削的材料。其难加工主要表现在刀具切削加工时切削温度高、切削力大、加工硬化现象严重、刀具易磨损、生产效率低等。因此,高温合金加工刀具是解决高温合金加工难问题的关键所在。

在我们充分认识所加工高温合金材料的性能和切削特点后,合理选择切削刀具与切削条件,是可以很好地完成切削加工的。今天,小编就为大家介绍几款口碑极佳的高温合金加工刀具。

山特维克可乐满

针对高温合金难加工的问题,作为全球刀具行业的领头企业,山特维克可乐满不断地研发新型刀具材质和加工技术以提高高温合金加工的安全性和高效率,新型专利技术和高性能产品也不断推出。

全新陶瓷材质CC6220和CC6230高速加工

航空航天发动机部件必须能够承受极端高温,目前对该需求日益增长,这一温度已经超越了Inconel及其它高性能超级合金的能力极限。粉末高温合金材料可以被特制成能够承受更高温度的材料,但它们比Inconel 718更难加工,加工的效率也极其低下。

全新陶瓷材质CC6220和CC6230开发目的就是加工晶须陶瓷和SiAlON无法加工的难切削材料。它们高切削速度的优异性能有助于降低单个零件成本,在中间阶段加工胜过其它材质。无论是切削速度还是进给,与晶须陶瓷和SiAlON相比,它们在高切削速度时可确保工艺稳定并将生产率提升至新的水平。

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CoroMill Plura高进给整体硬质合金立铣刀

全新CoroMill® Plura HFS ISO S已针对镍合金高进给侧铣经过优化;这种可靠的高生产率解决方案适用于困难的铣削工序,例如航空发动机零件。

  • 镍基材料专用全新槽型概念

  • 镍基材料的全新材质

  • 芯部尺寸经过优化

  • 圆角半径设计经过优化

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对于高温合金的加工,山特维克可乐满已经不满足于单单为用户提供切削刀具,而是提供全方位的整套解决方案,生成全链条的服务,更好的服务于客户。

株洲钻石

株洲钻石在传统PVD涂层工艺的基础上,从多元和多层两方面进行了研究,突破了等离子增强纳米多层调制周期结构PVD技术,优化后YBG102牌号纳米多层结构涂层的调制周期显著降低到纳米尺度。

而对于高温合金的加工,一方面切削加工中特别是车削加工要求良好的耐磨性好,另外耐热合金等材料的加工中产生的热量高,又要求材料具有良好的耐热性能。

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因此在基体方面,对于为了高耐磨性要求选择低Co含量的设计,为提高产品的高温抗塑性变形能力采用细颗粒的WC及并添加适量TaC立方相进一步提升高温性能。因此开发出了YBG105,YBG105较YBG102性能提升30%,全面超过和满足现场精加工、半精加工和粗加工要求。

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YBG105涂层刀片的结构与产品

YBG系列加工高温合金刀具介绍:

YBG102:PVD涂层牌号,Nc-TiAlN涂层与细晶粒基体结合,适合高温合金的连续精、半精车削加工。

YBG105:PVD涂层牌号,四元系的TIALN纳米涂层,提升刀具的耐磨性,适合高温合金的连续精、半精车削加工。

YBG212:PVD涂层牌号,高耐磨的TiAlN涂层与基体紧密结合,韧性和硬度更高。良好的涂层热稳定性和化学稳定性为切削刃提供更有效的保护。高韧性的超细硬质合金基体,具有良好的刃口强度。适合高温合金的断续车削,及钛合金、高温合金铣削。

伊特纳金属

汽车行业加工零件的竞争非常激烈。大批量典型产品的需求成倍增加,这意味着任何新优势都将带来巨大的回报。以涡轮增压器涡轮壳和排气管为例:这些零件的面铣需要很高的生产效率,质量和产量。由于通常是耐热不锈钢或铸铁工件材料,所以要达成这个目标非常具有挑战性。

但是,伊特纳金属E45铣刀将改变这一切。这是一款专门针对涡轮壳及排气管加工设计的面铣刀,每个刀片共有16个切削刃,该铣刀可缩短单件加工时间,降低刀具成本,可用于所有粗加工和半精加工工序。

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伊特纳金属E45系列铣刀可用于所有粗加工和半精加工工序

全球每年生产大约5,000万只(铸铁和不锈钢)涡轮增压器,但是耐热不锈钢(代表材料牌号为1.4848,1.4837,1.4826)涡轮壳的加工成本可能会高达传统材料的20倍。这主要是因为在加工这种材料时,刀片磨损极不均匀,刀片寿命也往往非常短且不稳定。

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涡轮壳及排气管制造商面临的另一个挑战是这些零件都具有形状复杂的薄壁结构,这将导致夹具结构复杂,加工过程极易产生震动。

为了解决这些问题,除采用一些标准刀具和应用知识外,伊特纳金属针对涡轮壳及排气管铣削工序研发了定制刀具解决方案。

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涡轮增压器V槽加工,由于复杂的结构、工装干涉及难加工材料等因素,刀具费用居高不下,远远超过了涡壳面铣刀具成本。占据了整个涡壳刀具费用的20%以上。

伊特纳金属结合欧美实践经验及实际工况,全新研制了E25系列勾槽刀具,保留原有定位方式及安装尺寸,耐热性能极好的硬质合金基体与先进的涂层结合,新增刀片内部冷却及强制断屑冷却系统(专利申请中),切削温度得到有效控制,实现粗精一体(全尺寸);

实验证明,伊特纳E25勾刀与传统基体材料及传统的冷却方式相比,线速度可提高30%寿命提高150%~300%

松德刀具

松德公司推出的可换刀头式高温合金快速铣刀,进行了针对的设计,使得产品的切削效果和寿命达到并超出了欧美的一流品牌!

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快速铣刀又叫做高进给铣刀,其原理是通过端齿的形状设计,减小铣刀的径向切削力,适当增加铣刀的轴向切削力,从而利用硬质合金抗压强度高的特性,来达到快速去除加工余量的目的。

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特点和优点:

1)采用可换头结构,更换刀头后不用调整直接加工,换刀效率高;

2)采用超细颗粒硬质合金棒料,兼顾强度的同时仍具有较高的刀具耐磨性;

3)专用刀具涂层来达到最好适应性;

4)针对性的角度及刃形设计,在保证具有高强度的同时仍有锋利的角度来减小加工硬化带来的影响;

5)在五倍及以上悬伸的情况下,仍能进行有效的切削加工。

加工案例:

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(1)零件: INCONEL718时效处理(HRC42)

(2)刀具:φ10可换头快速铣刀

(3)机床 :哈挺立式加工中心

(4)加工参数: Vc=50m/min Ap=0.8mm Ae=10mm f=0.2mm/t

(5)加工寿命: 连续加工25分钟

京瓷

说起最难加工的高温合金材料,我们也绕不开还有一种常见的难加工材料——复合材料。复合材料的切削刀具加工有别于一般金属材料,一般是由多种材料组合而成。碳纤维(CFRP)就是典型的复合材料。因此,我们以碳纤维为例谈一谈京瓷对于CFRP加工的解决方案。

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CFRP因其独特的性能,广泛应用于航空航天、军事、赛车、医疗等领域,这种材料的切削刀具有别于与以往的金属加工刀具。CFRP是由纤维和基体多层交错结构,其硬度、强度高,在切削过程中经常有撕裂、毛刺、分层的现象产生,因此切削刀具必须具有良好的耐磨损性和抑制纤维过渡断裂的发生功能。

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应用案例

下图是一个实际的加工案例,从图中可以看到采用常规刀具加工一条槽,槽的下表面发生了很明显的毛刺翻边现象。

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解决对策

京瓷SGS高性能复材加工刀具—Series29系列,这是一系列铣刀分为三种:无端刃型、铣刀端刃型、钻头端刃型。

多刃和正角结构设计在剪切时克服了被加工材料中纤维断裂和基体剪切的抗力,独特的间隙磨削使刀具径部与工件之间的接触可降到最低,因此可效避免切屑对前刀面的摩擦阻力以及后刀面与被加工表面间的摩擦阻力。

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