Hochtemperaturlegierungen oder Superlegierungen sind für Branchen wie die Luft- und Raumfahrt, den Energiesektor und die chemische Verarbeitung von entscheidender Bedeutung, wo extreme Hitze und Korrosionsbeständigkeit nicht verhandelbar sind. Diese Werkstoffe - Legierungen auf Nickel-, Eisen- und Kobaltbasis - bieten eine außergewöhnliche mechanische Festigkeit und Haltbarkeit, stellen jedoch aufgrund ihrer Härte, Verfestigungstendenz und Hitzebeständigkeit eine große Herausforderung für die Bearbeitung dar. Schneller Werkzeugverschleiß, hohe Zerspanungskräfte und Werkstückbeschädigungen sind häufige Hürden.
Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden Fahrplan für die Bearbeitung von 30 Hochtemperaturlegierungen und behandelt Schneidewerkzeuge, Beschichtungen, Werkzeuggeometrienund Schnittparameter für Schruppen, Halbschlichten und Schlichten. Egal, ob Sie Maschinist oder Ingenieur sind, diese Erkenntnisse werden Ihnen helfen, Ihre Prozesse zu optimieren, die Werkzeugstandzeit zu verlängern und präzise Ergebnisse zu erzielen.
Warum die Bearbeitung von Hochtemperatur-Legierungen eine Herausforderung ist
Superlegierungen werden für extreme Bedingungen entwickelt und sind daher schwer zu bearbeiten. Zu den wichtigsten Herausforderungen gehören:
- Hohe Härte: Erhöht den Werkzeugverschleiß und die Schnittkräfte.
- Arbeitshärtung: Werkstoffe wie Inconel härten während der Bearbeitung aus und beschleunigen den Werkzeugverschleiß.
- Hitzebeständigkeit: Erzeugt übermäßige Hitze und erfordert moderne Werkzeugbeschichtungen wie TiAlN oder AlTiN.
- Korrosionsbeständigkeit: Legierungen wie Hastelloy sind chemikalienbeständig, erschweren aber aufgrund ihrer Zusammensetzung die Bearbeitung.
Um diese zu überwinden, ist die Auswahl der richtigen Werkzeuge und Parameter entscheidend. In diesem Leitfaden sind die Empfehlungen zur besseren Übersichtlichkeit und praktischen Anwendung nach Legierungstypen geordnet.
Superlegierungen auf Nickelbasis: Bewährte Praktiken bei der Bearbeitung
Superlegierungen auf Nickelbasis wie Inconel und Hastelloy werden aufgrund ihrer Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen überwiegend in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Kerntechnik eingesetzt. Nachfolgend finden Sie maßgeschneiderte Bearbeitungsstrategien für 10 wichtige Nickelbasislegierungen.
1. Inconel 600
Anwendungen: Komponenten für Öfen, chemische Verarbeitungsanlagen.
Herausforderungen: Kaltverfestigung und Oxidationsbeständigkeit erhöhen den Werkzeugverschleiß.
Schneidewerkzeuge: Hartmetall, Keramik oder PCBN mit TiAlN- oder TiSiN-Beschichtung.
Werkzeug-Geometrie:
- Positiver Spanwinkel: 12-20°
- Entlastungswinkel: 8-12°
- Schneidenradius: 0,02-0,1 mm
Schnittparameter:
- Aufrauen:
- Schnittgeschwindigkeit: 20-40 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,2-0,4 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 2-6 mm
- Semi-Finishing:
- Schnittgeschwindigkeit: 30-50 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,1-0,3 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 1-3 mm
- Fertigstellung:
- Schnittgeschwindigkeit: 40-60 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,05-0,1 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 0,2-1 mm
Profi-Tipp: Scharfkantig verwenden Werkzeuge und mäßige Drehzahlen, um die Kaltverfestigung zu minimieren und die Lebensdauer der Werkzeuge zu verlängern.
2. Inconel 625
Anwendungen: Schifffahrts- und chemische Verarbeitungsindustrie.
Herausforderungen: Der hohe Nickelgehalt erfordert langsamere Geschwindigkeiten, um die Hitze zu bewältigen.
Schneidewerkzeuge: Hartmetall, Keramik oder PCBN mit TiAlN- oder TiCN-Beschichtung.
Werkzeug-Geometrie:
- Positiver Spanwinkel: 10-20°
- Entlastungswinkel: 8-12°
- Schneidenradius: 0,03-0,1 mm
Schnittparameter:
- Aufrauen:
- Schnittgeschwindigkeit: 15-35 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,2-0,5 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 2-5 mm
- Semi-Finishing:
- Schnittgeschwindigkeit: 25-45 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,1-0,3 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 1-3 mm
- Fertigstellung:
- Schnittgeschwindigkeit: 35-55 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,05-0,15 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 0,2-1 mm
Profi-Tipp: Bevorzugen Sie TiCN-Beschichtungen für verbesserte Verschleißfestigkeit in korrosiven Umgebungen.
(Ähnliche Abschnitte für Inconel 718, Hastelloy X, Hastelloy C276, Rene 41, Nimonic 80A, Nimonic 90, Waspaloy und Alloy 718Plus folgen der gleichen Struktur, wobei die spezifischen Parameter und Tipps an die einzigartigen Eigenschaften der einzelnen Legierungen angepasst sind. Um Redundanz zu vermeiden, werden sie im Folgenden zusammengefasst).
Zusammenfassung von Nickel-Basis-Legierungen
| Legierung | Schnittgeschwindigkeit (m/min) | Vorschubgeschwindigkeit (mm/Umdrehung) | Schnitttiefe (mm) | Beste Beschichtungen |
|---|---|---|---|---|
| Inconel 718 | 20-60 | 0.05-0.4 | 0.2-6 | TiAlN, AlTiN |
| Hastelloy X | 15-50 | 0.05-0.5 | 0.2-5 | TiAlN, TiCN |
| Rene 41 | 15-55 | 0.05-0.4 | 0.2-5 | TiAlN, AlTiN |
| Nimonic 80A | 15-50 | 0.05-0.4 | 0.2-5 | TiAlN, AlTiN |
| Waspaloy | 15-55 | 0.05-0.4 | 0.2-5 | TiAlN, AlTiN |
Wichtigste Einsicht: Nickelbasislegierungen erfordern scharfe Werkzeuge und kontrollierte Geschwindigkeiten, um Hitze und Kaltverfestigung zu beherrschen. TiAlN- und AlTiN-Beschichtungen sind für die meisten Anwendungen ideal.
Superlegierungen auf Eisenbasis: Bewährte Praktiken bei der Bearbeitung
Superlegierungen auf Eisenbasis, wie Incoloy und A-286, bieten kostengünstige Festigkeit für Turbolader und Wärmetauscher. Obwohl sie weniger extrem sind als Nickel- oder Kobaltlegierungen, erfordert ihre Zähigkeit dennoch eine sorgfältige Bearbeitung.
1. A-286-Legierung
Anwendungen: Triebwerkskomponenten, Befestigungselemente.
Herausforderungen: Austenitisches Gefüge führt zur Kaltverfestigung.
Schneidewerkzeuge: Hartmetall oder Keramik mit TiAlN- oder AlTiN-Beschichtung.
Werkzeug-Geometrie:
- Positiver Neigungswinkel: 10-15°
- Entlastungswinkel: 8-12°
- Schneidenradius: 0,03-0,1 mm
Schnittparameter:
- Aufrauen:
- Schnittgeschwindigkeit: 15-30 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,2-0,5 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 2-5 mm
- Semi-Finishing:
- Schnittgeschwindigkeit: 25-40 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,1-0,3 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 1-3 mm
- Fertigstellung:
- Schnittgeschwindigkeit: 35-50 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,05-0,1 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 0,2-1 mm
Profi-Tipp: Verwenden Sie ein Kühlmittel, um die Hitze zu reduzieren und Oberflächenschäden während der Bearbeitung zu vermeiden.
(Ähnliche Abschnitte für Incoloy 800, Incoloy 825, Incoloy 901, Nitronic 60, Fe-Ni-Co-Legierung, Hiperco 50, Hiperco 27, Pyromet 860 und Pyromet CTX-1 folgen der gleichen Struktur).
Zusammenfassung von Legierungen auf Eisenbasis
| Legierung | Schnittgeschwindigkeit (m/min) | Vorschubgeschwindigkeit (mm/Umdrehung) | Schnitttiefe (mm) | Beste Beschichtungen |
|---|---|---|---|---|
| Incoloy 800 | 20-60 | 0.05-0.4 | 0.2-5 | TiAlN, AlTiN |
| Incoloy 825 | 15-50 | 0.05-0.4 | 0.2-5 | TiAlN, TiCN |
| Nitronic 60 | 15-50 | 0.05-0.4 | 0.2-5 | TiAlN, TiCN |
| Hiperco 50 | 20-60 | 0.05-0.4 | 0.2-5 | TiAlN, AlTiN |
| Pyromet 860 | 20-60 | 0.05-0.4 | 0.2-5 | TiAlN, AlTiN |
Wichtigste Einsicht: Eisenbasislegierungen lassen sich besser bearbeiten als Nickel- oder Kobaltlegierungen, erfordern jedoch scharfe Werkzeuge und mäßige Geschwindigkeiten, um Kaltverfestigung zu vermeiden.
Superlegierungen auf Kobaltbasis: Bewährte Praktiken bei der Bearbeitung
Superlegierungen auf Kobaltbasis, wie Stellite und Haynes, zeichnen sich durch hohe Verschleißfestigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit aus und sind daher ideal für Turbinenschaufeln und Ventilkomponenten. Ihre Härte erfordert langsame Geschwindigkeiten und robuste Werkzeuge.
1. Stellit 6
Anwendungen: Ventilsitze, verschleißfeste Komponenten.
Herausforderungen: Extreme Härte beschleunigt den Werkzeugverschleiß.
Schneidewerkzeuge: Hartmetall oder Keramik mit TiAlN- oder AlTiN-Beschichtung.
Werkzeug-Geometrie:
- Positiver Neigungswinkel: 10-15°
- Entlastungswinkel: 8-12°
- Schneidenradius: 0,03-0,1 mm
Schnittparameter:
- Aufrauen:
- Schnittgeschwindigkeit: 10-20 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,15-0,3 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 2-4 mm
- Semi-Finishing:
- Schnittgeschwindigkeit: 15-25 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,1-0,25 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 1-2 mm
- Fertigstellung:
- Schnittgeschwindigkeit: 20-30 m/min
- Vorschubgeschwindigkeit: 0,05-0,1 mm/Umdrehung
- Schnitttiefe: 0,1-1 mm
Profi-Tipp: Verwenden Sie keramische Werkzeuge mit hoher Härte und langsamen Geschwindigkeiten, um Abplatzungen zu vermeiden.
(Ähnliche Abschnitte für Stellite 21, Ultimet, Haynes 25, Haynes 188, MP35N, L-605, T-400, Elgiloy und Tribaloy T-800 folgen der gleichen Struktur).
Zusammenfassung der Kobalt-Basis-Legierungen
| Legierung | Schnittgeschwindigkeit (m/min) | Vorschubgeschwindigkeit (mm/Umdrehung) | Schnitttiefe (mm) | Beste Beschichtungen |
|---|---|---|---|---|
| Stellit 21 | 10-30 | 0.05-0.3 | 0.1-4 | TiAlN, TiCN |
| Ultimet | 10-30 | 0.05-0.3 | 0.1-4 | TiAlN, AlTiN |
| Haynes 25 | 10-30 | 0.05-0.3 | 0.1-4 | TiAlN, AlTiN |
| MP35N | 10-35 | 0.05-0.3 | 0.1-4 | TiAlN, AlTiN |
| Tribaloy T-800 | 10-35 | 0.05-0.3 | 0.1-4 | TiAlN, AlTiN |
Wichtigste Einsicht: Kobaltbasislegierungen erfordern die langsamsten Geschwindigkeiten und robuste Beschichtungen, um ihre extreme Härte und Verschleißfestigkeit zu erreichen.
Allgemeine Tipps für die Bearbeitung von Hochtemperaturlegierungen
- Kühlmittel strategisch einsetzen: Die Flutkühlung reduziert die Hitze, vermeidet aber thermische Schocks an den Werkzeugen.
- Werkzeugverschleiß überwachen: Überprüfen Sie die Werkzeuge regelmäßig, um Schäden am Werkstück zu vermeiden.
- Vorschubgeschwindigkeiten optimieren: Niedrigere Vorschubgeschwindigkeiten beim Schlichten verbessern die Oberflächenqualität.
- Wählen Sie Advanced Coatings: TiAlN, AlTiN und TiCN erhöhen die Standzeit von Werkzeugen unter Hochtemperaturbedingungen.
- Test-Parameter: Beginnen Sie mit konservativen Einstellungen und passen Sie sie je nach Leistung an.
KeSu Bearbeitungsservice für Hochtemperaturlegierungen
Die Komplexität von Hochtemperaturlegierungen erfordert eine außergewöhnliche Verarbeitung. Wenn Sie einen Partner suchen, der in der Lage ist, mit diesen speziellen Werkstoffen zu arbeiten und die Leistung und Zuverlässigkeit Ihrer Endprodukte zu gewährleisten, verfügen wir über die erforderlichen Fähigkeiten.
Mit umfassender Erfahrung und Präzisionsausrüstung auf dem Gebiet der Verarbeitung von Hochtemperaturlegierungen bietet KeSu stabile und zuverlässige Fertigungsdienstleistungen. Wir erfüllen die strengen Normen für Komponenten, die in extremen Hochtemperaturumgebungen in Branchen wie Luft- und Raumfahrt, Energie und Petrochemie eingesetzt werden. Wir konzentrieren uns auf die Details und stellen sicher, dass jedes Produkt den Konstruktionsanforderungen entspricht.
Schlussfolgerung
Die Bearbeitung von Hochtemperaturlegierungen wie Inconel, Incoloy und Stellite erfordert Präzision, robuste Werkzeuge und optimierte Parameter. Wenn Sie die Empfehlungen in diesem Leitfaden befolgen, können Sie den Werkzeugverschleiß minimieren, die Kosten senken und hochwertige Oberflächen erzielen. Setzen Sie ein Lesezeichen für diese Ressource als Referenz für die Bearbeitung von Superlegierungen.