Обработка инконеля
Различные металлы и сплавы совместимы для CNC-обработкаИнконель — один из таких сплавов для механической обработки. Он выпускается различных марок и подходит для применений, требующих высокой механической нагрузки, экстремальных температур и коррозионных сред.
Сплавы инконель, также известные как «суперсплавы», обладают высокой прочностью, вязкостью и коррозионной стойкостью. Однако из-за своей вязкости и способности к упрочнению они трудно поддаются механической обработке.
Таким образом, механическая обработка инконеля требует понимания его свойств, классов обработки, вариантов инструмента и потенциальных проблем.
Что такое сплав инконель?
Инконель сплав
Инконель — это сплав никеля (Ni) и хрома (Cr) с добавлением таких элементов, как железо, молибден и углерод в небольших количествах. Кроме того, это конструкционный металл, обладающий высокой прочностью при повышенных температурах и устойчивостью к окислению и коррозии.
В зависимости от марки инконеля содержание никеля, хрома и других металлов различается, что также влияет на свойства сплава. Содержание никеля варьируется от 45 до 75%, хрома — от 14 до 31%, молибдена — от 0 до 17% и т. д.
В качестве материала можно использовать марки Inconel 625, 718, 600 и X-750. Обработка материалов на станках с ЧПУВысокая прочность на разрыв и усталостная долговечность делают их полезными в различных областях применения, включая аэрокосмическую, судостроительную, автомобильную и химическую переработку.
Трудно ли обрабатывать инконель?
Да, инконель сложнее поддаётся обработке по сравнению с нержавеющей сталью, алюминием, медью и титаном. Высокая степень упрочнения, повышенное тепловыделение, высокая сила резания и твёрдость инконеля затрудняют его обработку. Однако это не означает, что из этого сплава невозможно изготовить сложные детали.
По индексу AISI его обрабатываемость составляет 12%, что значительно ниже показателей нержавеющей стали (70%) и титановых сплавов (15–35%).
Для обработки сплавов Inconel необходимы твердосплавные режущие инструменты или инструменты с твёрдым покрытием, например, TiAlN. Кроме того, важно правильно настроить силу резания, глубину, подачу и скорость резания.
Что делает обработку инконеля сложной?
Поскольку обрабатываемость инконеля относительно ниже, чем у других металлов и сплавов, для его обработки требуются тщательный подход, передовые технологии и опыт.
Давайте рассмотрим основные проблемы и факторы, их вызывающие.
Рабочее упрочнение
Из-за низкой теплопроводности сплавы инконель накапливают тепло и склонны к быстрому упрочнению. По мере упрочнения их обработка на станках становится сложной.
Высокие силы резания
Прочность инконеля требует больших усилий резания, что способствует пластической деформации, и материал может сжиматься или уплотняться при удалении стружки. Кроме того, большие усилия ускоряют износ инструмента.
Чрезмерное тепловыделение
Поскольку инконель сохраняет стабильность при высоких температурах и не переносится, выделяется огромное количество тепла, которое накапливается на инструменте и заготовке. Это затрудняет обработку. Для этого требуются специальные инструменты и эффективная система охлаждения.
Прогиб рабочего материала
Еще одной проблемой при обработке инконеля является риск прогиба заготовки, что приводит к неточности размеров, низкому качеству поверхности и даже к срыву проекта. Поэтому для надежного зажима материала необходимо учитывать динамику станка и высокие силы резания.
Какие марки инконеля можно обрабатывать на станках с ЧПУ?
Сплавы Инконель для механической обработки
Некоторые марки инконеля лучше поддаются обработке, чем другие. Разница между ними заключается в содержании никеля, хрома и других компонентов в составе сплава.
Давайте обсудим распространенные марки инконеля для механической обработки: Inconel 625, Inconel 600 и Inconel 718.
Сплав Инконель 600
Этот сплав содержит более 72% никеля и от 14 до 17% хрома. Высокое содержание никеля обеспечивает ему высокую стойкость к окислению в суровых условиях эксплуатации. Кроме того, аустенитная микроструктура способствует повышению термической стабильности.
Повышенное содержание никеля также увеличивает упрочнение при обработке. Поэтому обработка Inconel 600 требует надлежащей смазки и использования специального инструмента.
Кроме того, прочность, коррозионная стойкость и хорошая свариваемость делают марку 600 пригодной для штамповки и других процессов обработки металлов давлением. Штамповка деталей из Инконеля 600 требует использования твёрдых штампов и позволяет формовать сложные детали из листового металла.
- Преимущества: Хорошие технологические свойства и твердая аустенитная структура.
- Проблемы обработки: Высокая скорость упрочнения и тепловыделения в зоне обработки.
Сплав Инконель 625
Помимо никеля (≥58%) и хрома (23%), при литье Inconel 625 добавляют молибден, ниобий и титан. В результате Inconel 625 становится прочнее 600, обладая превосходной усталостной прочностью и сопротивлением ползучести.
В связи с этим обработка Inconel 625 становится более сложной из-за включения в состав твердого ниобия. Износ инструмента может быть быстрым, поэтому следует использовать оптимизированные подачу и скорость резания.
- Преимущества: Превосходная прочность, отличная усталостная стойкость в суровых условиях и хорошая свариваемость.
- Проблемы обработки: Быстрый износ инструмента из-за карбидов ниобия и молибдена, а также пластичность затрудняют контроль удаления стружки.
Сплав Инконель 718
Сплав Inco 718 содержит меньше никеля, чем сплавы 600 и 625 (около 50–55%), а также ~20% хрома и ~5.5% Nb+Ta. Он обеспечивает высокую механическую прочность при повышенных температурах, до 705 °C. Впоследствии этот сплав также известен как аэрокосмический инконель благодаря своей превосходной прочности при высоких температурах.
Сравнивая обрабатываемость инконеля 625 и 718, можно отметить, что инконель 718 также сложнее поддается обработке. Он вызывает сильное упрочнение при обработке. Поэтому требуются агрессивные стратегии обработки, такие как жёсткая оснастка, высокая сила резания и твердосплавный инструмент.
- Преимущества: Он сохраняет прочность до ~705 °C и подходит для использования в аэрокосмической отрасли и в тяжелых условиях.
- Проблемы обработки: Степень закалки более 600 требует жесткой настройки и агрессивной резки.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Процессы обработки Inconel с ЧПУ
Сплавы инконель совместимы с различными процессами обработки на станках с ЧПУ, включая фрезерование, точение, сверление и электроэрозионную обработку. Каждый из этих процессов позволяет выполнять несколько операций по формированию заготовки из инконеля.
Давайте обсудим четыре основных процесса обработки сплава Inconel на станках с ЧПУ:
Фрезерование инконеля с ЧПУ
Инконель Фрезерование
Для фрезерования инконеля используются фрезерные станки с ЧПУ или обрабатывающие центры, способные выполнять несколько операций и создавать сложные трёхмерные формы. Для обработки инконеля рекомендуется высокая подача на зуб с радиальным контактом инструмента. фрезерные с ЧПУ. Таким образом, фрезерование выполняет торцевание, профилирование, прорезание пазов, нарезание резьбы и т. д.
Для деталей из инконеля можно использовать цельные твердосплавные концевые фрезы с покрытием PVD TiAlN или AlTiN. Это способствует сохранению твёрдости инструмента при высоких температурах резания.
Сложность деталей зависит от осей и общих возможностей станка. 3-осевое фрезерование с ЧПУ позволяет изготавливать простые трехмерные формы, тогда как 5-осевой фрезерный обрабатывающий центр с ЧПУ позволяет изготавливать сложные детали из суперсплавов со сложными внутренними элементами.
Токарная обработка с ЧПУ Inconel
Точение инконеля
Настройка ЧПУ предназначена для цилиндрических деталей, таких как валы, стержни, буртики и их профили. Она заключается в снятии материала с вращающегося прутка из инконеля с помощью управляемой компьютером программы. Токарная обработка позволяет выполнять различные операции обработки с использованием режущих инструментов, таких как однолезвийные резцы, сверла, расточные резцы, Инструменты для обработки на станках с ЧПУ, и развертки.
При точении инконеля используйте умеренные скорости резания, меньшую подачу и малую глубину резания. Однако можно увеличить глубину резания, одновременно придав поверхности шероховатость. Для чистовой обработки используйте пластины с острой кромкой.
Инконель ЧПУ сверлильный станок
Буровые инструменты для инконеля
Сверление инконеля требует использования длинных сверл с твёрдым покрытием и эффективной системой подачи СОЖ и стружколома. Производители инконеля обычно используют твёрдосплавные сверла с сквозной подачей СОЖ. Можно начать сверление с подачей 60–85 футов на метр поверхности (SFM), но для глубоких отверстий уменьшайте подачу и скорость.
Кроме того, если вам требуются дополнительные операции с просверленными отверстиями, такие как нарезание резьбы, растачивание и развертывание, используйте станки с ЧПУ вместо ручных.
Электроэрозионная обработка инконеля
Детали из инконеля, вырезанные электроэрозионным методом
Электроэрозионная обработка предполагает бесконтактное удаление материала, что позволяет резать, формовать и сверлить твёрдые сплавы инконель. В электроэрозионной обработке используется точный электрический разряд, который плавит материал без прямого контакта режущих инструментов с заготовкой.
Вы можете выбрать электроэрозионную обработку Inconel для создания микроэлементов, небольших отверстий, глубоких полостей и двухмерной резьбы. В отличие от фрезерования и токарной обработки, здесь нет проблем с износом инструмента.
Лучшие практики обработки инконеля
Поскольку инконель не является легкообрабатываемым материалом, необходимо учитывать ряд факторов при выборе инструмента, параметров обработки, процесса удаления материала и жесткой настройки.
Мы используем следующие передовые методы обработки инконеля:
- Регулярно контролируйте износ инструментов: Износ инструментов влияет на стружкообразование и снижает точность. Поэтому регулярно проверяйте их и при необходимости заменяйте.
- Растворимый инконель: Нагревание сплава и его мгновенное охлаждение измельчают структуру зерна, снижают нагрузку на инструмент и улучшают контроль стружки.
- Используйте керамические режущие инструменты: Один из лучших способов снизить деформационное упрочнение — использовать керамические инструменты. Они позволяют непрерывно резать инконель.
- Поддерживайте постоянную подачу: Повторяющиеся движения инструмента вызывают повышенное тепловыделение и приводят к упрочнению детали, поэтому избегайте сверления с периодическим выводом сверла и поддерживайте постоянную и непрерывную подачу во время сверления.
- Выберите правильную геометрию инструмента: Используйте острые инструменты с положительным передним углом и прочными кромками. Они помогут минимизировать усилия резания и предотвратить наклёпывание.
- Рассмотрите возможность постобработки: Исходя из требований к точности, чистоте поверхности и механическим свойствам, рассмотрите возможность последующей обработки, например: Услуги по шлифовальной обработке на станках с ЧПУи термической обработки.
- Используйте охлаждающую жидкость высокого давления: Постоянный поток охлаждающей жидкости необходим при обработке инконеля, чтобы избежать накопления тепла и улучшить отвод стружки, обеспечить жесткую установку за счет минимизации вылета инструмента и стабильное закрепление заготовки.
Попробуйте Пролеан прямо сейчас!
Инструменты для обработки инконеля
Как уже упоминалось, из-за быстрого упрочнения и низкой обрабатываемости инконеля вам потребуется специализированный инструмент с твердым покрытием.
В таблице ниже приведены распространённые инструменты для обработки инконеля:
| Тип инструмента | Материал / Марка | Типичные покрытия | Используется для? |
| Твердый сплав (цельный и сменный) | Субмикронный/высококобальтовый карбид | PVD AlTiN / TiAlN / AlCrN; CVD TiCN/TiN | Общее фрезерование и точение. |
| Керамика (Al₂O₃, SiAlON) | Керамика, армированная нитевидными кристаллами | Часто без покрытия или с покрытием Al₂O₃ | Высокоскоростная непрерывная черновая обработка. Требуется жёсткая настройка, чтобы избежать прерываний. |
| CBN (вставки из PCBN) | Кубический нитрид бора | Обычно без покрытия/специализированные марки CBN | Износостойкая обработка некоторых марок инконеля, но дорогая и требует жесткости. |
| PCD (алмаз) | Поликристаллический алмаз | Н/Д (бриллиант) | Не рекомендуется использовать, так как вступает в химическую реакцию/быстро изнашивается на никелевых сплавах. |
Применение обработки инконеля с ЧПУ
Изделия из инконеля, обработанные на станках с ЧПУ
Детали из сплава Inconel, обработанные на станках с ЧПУ, используются во многих отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, энергетическую и газовую, судостроение, атомную энергетику и химическую переработку.
В таблице ниже приведены примеры преимуществ обработки инконеля в этих отраслях:
| Промышленность | Почему именно Inconel Machining? | Примеры маркировки |
| Аэрокосмическая индустрия | Высокая прочность, стойкость к окислению при высоких температурах и сопротивление ползучести | Детали выхлопных и сопловых систем, диски турбин, корпуса приводов, лопатки турбин и т. д. |
| Энергетические/газовые турбины | Механическая прочность, устойчивость к окислению и экстремальным температурам. | Турбинные лопатки, компоненты ротора, вкладыши камеры сгорания, крепежные элементы и неподвижные лопатки. |
| Химическая обработка | Устойчив к точечной коррозии и коррозии под воздействием агрессивных химических веществ. | Внутренние части реактора, рабочие колеса, валы и корпуса насосов, клапаны, фланцы |
| морской | Он устойчив к коррозии в морской воде, контролирует биообрастание и выдерживает циклические нагрузки. | Подводные крепежные элементы, соединители стояков, корпуса клапанов, глубоководная оснастка |
| Ядерная энергия | Высокая термостойкость, размерная стабильность и прочность. | Детали тяг управления, валы насосов, крепежные детали, штоки клапанов, фитинги |
| Автоспорт | Экстремальная термо- и коррозионная стойкость, жесткие допуски | Выпускные коллекторы, перепускные клапаны, тепловые экраны, крепежные элементы, высокотемпературные кронштейны |
| Мед | Биосовместимость (например, 718) и превосходная механическая стабильность | Хирургические инструменты, приспособления для стерилизации и индивидуальные приспособления |
Подробнее: 5-осевые станки с ЧПУ
Стоимость обработки инконеля
Стоимость обработки инконеля обычно выше, чем стоимость обработки алюминия, стали, меди и других материалов с более высокой обрабатываемостью. Стоимость простого проекта по обработке может превышать 1000 долларов, а для сложных и крупногабаритных деталей из инконеля она значительно выше.
Однако точная стоимость обработки может варьироваться в зависимости от таких факторов, как тип сплава, процесс обработки, степень упрочнения, оборудование, используемое в процессе, требуемые инструменты и т. д.
Вам нужны детали из инконеля? Свяжитесь с Boda
Как мы уже говорили, обработка сплавов инконель требует глубокого понимания их свойств и стратегий решения проблемы низкой обрабатываемости. Поэтому для точного изготовления деталей из инконеля необходимы экспертные знания и современные станки с ЧПУ.
At ПролинТехМы имеем более чем десятилетний опыт работы со сплавом инконель и другими труднообрабатываемыми материалами. Обработка с ЧПУ включают в себя детальное планирование процесса оснастки и обработки для получения точных результатов.
Для получения дополнительной информации или оценки вашего проекта загрузите свой дизайн и Получить предложение.
Заключение
Обработка инконеля представляет собой сложную задачу по сравнению с другими материалами, используемыми на станках с ЧПУ. Основными проблемами являются высокая степень упрочнения, твёрдость, инструментальная оснастка и переменные параметры обработки. Решение этих проблем может обеспечить сокращение времени цикла, желаемую точность и качество обработки, а также увеличить срок службы инструмента.
Вам необходимо использовать специальные инструменты с твёрдым покрытием, оптимальной подачей и скоростью, а также системой непрерывного охлаждения. Это позволит без проблем резать, фрезеровать, точить и сверлить сплавы инконель.
Если вы отдаете на аутсорсинг обработку деталей из инконеля, оцените возможности производители станков с ЧПУ до заключения контракта, например, какие сплавы инконеля они могут обрабатывать, какую точность они могут предложить, сложность и финансовые последствия.
Часто задаваемые вопросы
Почему инконель трудно обрабатывать?
Низкая теплопроводность инконеля приводит к накоплению тепла во время обработки. Это приводит к упрочнению материала и затрудняет его механическую обработку.
Какова обрабатываемость инконеля?
Инконель имеет более низкую обрабатываемость, чем сталь и алюминий; его обрабатываемость составляет 12 % от AISI.
Какие материалы нельзя обрабатывать на станках с ЧПУ?
Материалы, отличающиеся высокой хрупкостью и абразивностью, например, некоторые виды керамики и стекла, не подлежат обработке на станках с ЧПУ. Кроме того, обработка очень мягких материалов, таких как пенопласт, невозможна.
Трудно ли обрабатывать сплав Inconel 625?
Да, инконель 625 трудно поддается обработке из-за своей твёрдости и упрочнения. Однако его можно обрабатывать твёрдым инструментом с твёрдым покрытием.
Каковы недостатки Инконеля?
Недостатками инконеля являются плохая обрабатываемость, быстрый износ инструмента, риск затупления инструмента, плохие свойства теплопередачи и стоимость материала.