La investigación sobre la tecnología de torneado de eje delgado de aleación de Ni-Si

1. Introducción

Las aleaciones de alta temperatura también se denominan aleaciones resistentes al calor o aleaciones resistentes al calor. Es una aleación compleja de múltiples componentes a base de hierro, níquel, cobalto, titanio, etc., y puede funcionar en entornos de oxidación a alta temperatura y condiciones de corrosión por gas de 600 ~ 1000 ℃. Además, puede funcionar durante mucho tiempo bajo cierto estrés y tiene una excelente resistencia térmica, estabilidad térmica y rendimiento de fatiga térmica.

Sin embargo, las aleaciones de alta temperatura son materiales típicos difíciles de cortar, con dureza superior a 250HBS, resistencia σb> 0.98GPa, alargamiento δ> 30%, valor de impacto ak> 9.8 × 105J / m2, conductividad térmica k <41.9W / (m2 ℃), la resistencia a altas temperaturas aumenta directamente la dificultad de procesamiento. Bajo la acción combinada de una gran fuerza de corte y una alta temperatura durante el procesamiento, la herramienta genera fragmentos o deformaciones y luego se rompe; Además, este tipo de aleación producirá rápidamente un fenómeno de endurecimiento por trabajo y la pieza de trabajo se producirá durante el procesamiento. La superficie endurecida de la herramienta hará que el filo de la herramienta produzca huecos en la profundidad de corte y provoque una tensión indeseable en la pieza de trabajo, y destruirá la precisión geométrica de las piezas mecanizadas.

2. Análisis de la situación actual

Los académicos extranjeros han investigado mucho sobre el corte de superaleaciones. En 1939, la British Mond Nickel Company (International Nickel Company) desarrolló por primera vez la aleación a base de níquel Nimonic 75, y luego la Nimonic 80 se utilizó con éxito en el material de las palas de los motores turborreactores, formando la serie de aleaciones Nimonic a base de níquel. A principios de 1940, Estados Unidos desarrolló una aleación a base de níquel Hastelloy B para su uso en el motor a reacción Bellp-59 de GE. En 1950, American PW Company, GE Company y Special Metal Company desarrollaron las aleaciones Waspalloy, M-252 y Udmit 500 respectivamente, y formaron los grados Inconel, Mar-M y Udmit sobre esta base, que se utilizan ampliamente en álabes de turbinas. . Desde 1940 hasta mediados de 1950, se ajustó la composición de la aleación. 1950: La aparición de la tecnología de fusión al vacío permitió el desarrollo de un gran número de superaleaciones de fundición de alto rendimiento como Mar-M200 e In 100. Después de 1960, el desarrollo de nuevos procesos como la solidificación direccional, las aleaciones monocristalinas, Metalurgia de polvos, aleación mecánica y filtración cerámica isotérmica forja se han convertido en el principal motor del desarrollo de las superaleaciones. Del mismo modo, los académicos nacionales también han investigado mucho. De 1956 a 1957, las aleaciones GH3030, GH4033, GH34 y K412 se produjeron con éxito en ensayos para motores WP-5; en 1960, GH4037, GH3039, GH3044, GH4049, GH3128, K417 y otras aleaciones se produjeron sucesivamente de forma experimental. Desarrollado con éxito; también desarrolló sucesivamente un lote de superaleaciones para varios motores de cohetes; Al mismo tiempo, las superaleaciones comenzaron a popularizarse y aplicarse a sectores de la industria civil, como turbocompresores diésel, turbinas de gas de tierra, etc., y se desarrollaron una tras otra un lote de aleaciones resistentes a altas temperaturas. Superaleaciones resistentes a la abrasión y la corrosión; en 1970, la producción de prueba y la investigación de superaleaciones han comenzado a tomar forma. Mediante la imitación, digestión y desarrollo de las superaleaciones soviéticas como aleación principal y la calidad de su proceso, ha alcanzado o superado el nivel estándar y real soviético. Todos los materiales necesarios para el motor están basados ​​en China.

En la actualidad, la empresa conectores y los relés no tienen carcasas de aleación de alta temperatura. Suzhou Huatan suministra a Halliburton y, a menudo, procesa aleaciones de alta temperatura. La División de Productos de Guiyang es responsable de los parámetros de corte, los materiales y ángulos de las herramientas, el enfriamiento y la lubricación, y los materiales durante el procesamiento de aleaciones de alta temperatura. La investigación sistemática sobre el rendimiento es insuficiente, y se necesita urgentemente una investigación sistemática sobre el procesamiento de aleaciones a alta temperatura para sentar las bases de la producción en masa de productos de alto rendimiento. conectores en el futuro. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de realizar investigaciones sobre la tecnología de procesamiento de aleaciones a alta temperatura para satisfacer las necesidades de producción reales del taller.

3. Análisis de la estructura de las piezas

Las partes del cuerpo de la aguja del esbelto eje requieren una alta resistencia mecánica y una fuerte resistencia a la fluencia a altas temperaturas. La longitud total del cuerpo de la aguja es de 32 mm, y los diámetros son respectivamente φ1.2 mm, φ1.5 mm y φ1.58 mm, que pertenecen al esbelto eje partes. Es fácil de deformar durante el procesamiento y la deformación debe controlarse para cumplir con los requisitos de producción.

4 Selección de herramienta

Dado que el procesamiento de la aleación de níquel-silicio requiere una alta dureza, una textura firme, un buen efecto de transferencia de calor y una fuerte actividad a alta temperatura, especialmente a 600 ℃, formará una solución sólida con oxígeno y nitrógeno. Al procesar una aleación de níquel-silicio, la dureza de la superficie aumentará significativamente. Tiene un fuerte efecto de abrasión. Debido a la resistencia al desgaste y a las altas temperaturas de las herramientas revestidas, las herramientas de revestimiento deben utilizarse tanto como sea posible al procesar piezas de aleación de alta temperatura.

Las herramientas de carburo cementado revestido son casi adecuadas para el corte de diversos materiales difíciles de mecanizar, pero el rendimiento del revestimiento (revestimiento único y revestimiento compuesto) es muy diferente. Por lo tanto, los recubrimientos adecuados deben seleccionarse de acuerdo con los diferentes objetos de procesamiento Material de la herramienta. El carburo cementado recubierto de diamante y el carburo cementado recubierto con DLC (Diamond Like Carbon) amplían aún más la gama de aplicaciones de herramientas recubiertas y eligen ciegamente nuevas hojas de material a partir de las necesidades de procesamiento reales, lo que también puede aumentar los costos de procesamiento y utilizar nuevos materiales al insertar la hoja , si la velocidad de corte y la velocidad de avance son incorrectas, también afectará la calidad de la pieza de trabajo y la vida útil de la herramienta. Por lo tanto, al seleccionar plaquitas de corte para materiales difíciles de mecanizar, es necesario evaluar correctamente la economía del procesamiento y considerar de manera integral todo el proceso de procesamiento.

Basado en el análisis de la selección de herramientas, este artículo selecciona los insertos de procesamiento de aleación de níquel especial de Kyocera y los insertos de aleación de níquel especial de Sandvik para los experimentos de procesamiento. El rendimiento de las herramientas de corte se muestra en la Tabla 1.

5. Análisis de fluido de corte

El fluido de corte puede ser un fluido de corte a base de agua, que tiene una transferencia de calor rápida y buena fluidez. No es posible utilizar líquido de corte que contenga cloro. No se puede mezclar con aluminio, zinc y sus aleaciones, cobre y estaño durante el procesamiento. Si el fluido de corte contiene cloro, se descompondrá y liberará hidrógeno a altas temperaturas durante el proceso de corte, lo que causará fragilización epidérmica después de ser absorbido por níquel, y también puede causar agrietamiento por corrosión bajo tensión a alta temperatura de las aleaciones de níquel.

El fluido de corte de taller utiliza principalmente la marca Flowserve, el modelo ECOCOOL EM5 es un fluido de corte de color blanco lechoso soluble en agua, y su composición química se muestra en la Tabla 2. Se puede ver en la Tabla 2 que este fluido de corte es a base de agua. el componente principal es aceite mineral, no contiene cloro y cumple con los requisitos del mecanizado de aleaciones de níquel. Este fluido de corte puede cumplir con los requisitos de níquel. mecanizado de aleaciones.

6.Programación del software Gibbscam

GibbsCAM es un software CAM para mecanizado cnc de piezas, especialmente soluciones de procesamiento CAM en el campo del torneado y fresado. Además de torneado y fresado, también admite fresado de 2 a 5 ejes, torneado, fresado vinculado, mecanizado multitarea y corte de alambre. Su característica más importante es su interfaz concisa, fácil de aprender y usar, y el modo de operación es muy consistente con nuestros hábitos artesanales. Entró en el mercado chino en junio de 2008. Nuestra empresa compró el software en julio de 2009. Se utiliza principalmente en los centros de mecanizado de cinco ejes y torneado digital, fresado digital, torneado-fresado de compuestos y cinco ejes de la empresa. Este tipo de equipo tiene torneado, fresado y taladrado. , Taladrado, brochado (ranuras) y otras funciones, con ejes X, Y, Z, C, E y A. El software CAM se puede utilizar para cualquier enlace de varios ejes para realizar el procesamiento de varias piezas complejas. Con la diversificación y complejidad de las piezas nuevas, es imperativo utilizar software de programación para la programación NC. La trayectoria de la herramienta de la parte delgada del eje se muestra en la Figura 4.

7. Análisis de verificación de procesamiento de torneado

Dado que el torneado automático de corte pertenece al torneado de un solo corte en su lugar, la fuerza de corte es grande, lo que hace que las piezas se deformen fácilmente y la calidad de la superficie sea deficiente. Es necesario inspeccionar cada pieza, modificar la variación en el tiempo y cambiar los parámetros del programa y la compensación de la herramienta. Al mismo tiempo, debido a que el equipo de procesamiento es un carro automático de corte longitudinal, el equipo no divide el mecanizado fino y áspero, y toda la precisión dimensional se procesa en una sola pasada, por lo que se imponen requisitos más altos al rendimiento de la herramienta.

Al cortar una aleación de níquel-cromo-níquel-silicio, la temperatura de corte es alta, la durabilidad de la herramienta es baja y la velocidad de corte tiene la mayor influencia en la temperatura de corte. Generalmente, la herramienta de carburo cementado se mantiene a 650 ℃ ～ 750 ℃. A través de varios experimentos de torneado, se obtienen los siguientes parámetros de corte:

1) Velocidad de corte vc

La velocidad de corte tiene el mayor impacto en la durabilidad de la herramienta. Es mejor establecer la velocidad de corte bajo la condición de mínimo desgaste de la herramienta. Se puede configurar de acuerdo con la dureza y profundidad de corte de diferentes materiales de corte. Intente elegir una velocidad de corte más baja para procesar aleaciones de níquel. Generalmente, el fresado en bruto es de 20-50 m / min y el fresado fino es de 40-70 m / min;

2) Cantidad de alimento f

La velocidad de avance tiene poco efecto sobre la durabilidad de la herramienta. En el caso de asegurar la rugosidad superficial del mecanizado, se puede seleccionar un avance mayor. Generalmente, se puede seleccionar 0.003 ～ 0.006 mm / r, y la velocidad de alimentación no puede ser demasiado grande. Demasiado hará que la herramienta se desgaste más rápido, aumentará la fuerza de corte y provocará la deformación de las piezas. Por lo tanto, generalmente no debe ser superior a 0.006 mm / r;

3) Profundidad de corte ap

La profundidad de corte tiene el menor efecto sobre la durabilidad de la herramienta. Generalmente, se puede usar primero una profundidad de corte mayor, lo que puede evitar que la punta de la herramienta corte en la capa endurecida y también puede aumentar la longitud de trabajo del borde de la herramienta, lo que es beneficioso para la disipación de calor. Tolerancia dimensional, la profundidad de corte es igual a la pieza en bruto menos el tamaño de la pieza y no se puede ajustar manualmente.

Mediante el uso de las hojas de procesamiento de aleación especial de níquel de Kyocera y las hojas de aleación especial de níquel Sandvik para la verificación del procesamiento, los resultados del mecanizado cnc de las piezas se muestran en las Figuras 5 y 6. El efecto de superficie de las piezas es bueno y la herramienta no tiene un desgaste evidente; la rugosidad de las piezas procesadas por las cuchillas Sandvik es grande, lo que no puede cumplir con los requisitos de los dibujos. Por lo tanto, las hojas de Kyocera se utilizan para hojas circulares exteriores. Si es necesario reparar una marca, se prefieren las cuchillas Kyocera.

8. Resumen

Con el objetivo de abordar el problema de que los contactos de aleación de níquel-cromo-níquel-silicio no tienen la capacidad de procesar, este artículo comienza con los aspectos de herramientas y parámetros de proceso, realiza muchas pruebas de proceso, encuentra una herramienta adecuada para níquel-cromo- procesamiento de aleación de níquel-silicio, optimiza los parámetros de procesamiento y resuelve el problema. Para resolver el problema del procesamiento de aleaciones de níquel-cromo-níquel-silicio, el taller ha podido procesar el material para que no pueda procesarlo. Por primera vez, tiene la capacidad de procesar materiales de aleación de níquel-cromo-níquel-silicio, lo que mejora en gran medida la calidad de procesamiento y la eficiencia de mecanizado cnc de las piezas. La producción por lotes de contactos de aleación sentó las bases.

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