Жаропрочные сплавы: почему горит инструмент, а не деталь
Режете жаропрочку – пластина раскаляется докрасна, а заготовка на ощупь почти холодная. Это не ошибка режима. Теплопроводность жаропрочных сплавов в 3–4 раза ниже, чем у конструкционной стали: тепло не уходит в стружку и деталь, а концентрируется на режущей кромке. Отсюда 900–1000 °C в зоне резания, интенсивный износ по задней поверхности.
Вторая особенность – наклёп. Сплав упрочняется под действием деформации. Плюс высокая химическая активность – образуется нарост, который, срываясь, разрушает режущую кромку.
Дополнительный фактор – высокая прочность при нагреве: если конструкционные стали при 800 °C теряют до 80 % прочности, то сплавы на никелевой основе сохраняют до 60 % исходной прочности, продолжая интенсивно изнашивать инструмент.
Инструмент
Твёрдый сплав с PVD-покрытием на основе AlTiN или AlCrN: оксид алюминия в покрытии держит температуру. Субстрат – мелкозернистый, с повышенным содержанием кобальта: он вязче и не выкрашивается. Геометрия: положительный передний угол для снижения сил резания, большой задний угол для уменьшения трения по задней поверхности, упрочнеённая режущая кромка (радиус до 0,1 мм или фаска). Для фрезерования – концевая фреза с переменным шагом зуба и полированными канавками.
Керамика SiAlON, Wisker используется для черновой обработки жаропрочных сплавов на основе никеля.
Режимы
Точение твёрдосплавом:
🔹 Vc = 20–35 м/мин
🔹 f = 0,1–0,25 мм/об черновая
🔹 f = 0,05–0,15 мм/об чистовая.
Фрезерование:
🔹 Vc = 30–50 м/мин
🔹 fz = 0,03–0,08 мм/зуб
🔹 Ae = 5–10 % диаметра.
Черновая обработка инструментом с керамическими пластинами, либо цельными фрезами из керамики: Vc=500–800 м/мин.
Что важнее цифр
Не давайте инструменту тереть. Остановка подачи в резании мгновенно даёт наклёп – и дальше кромка идёт по упрочнённому слою. Движение должно быть непрерывным, глубина резания при черновой обработке переменная – это минимизирует образование проточин на режущей кромке и снижает нагрузку, вход и выход плавным – это снижает нагрузку.
СОЖ
Только напорная. Обычная струя не пробивает паровой барьер у кромки – нужно 70–150 бар через каналы в инструменте: это и стружку дробит, и снимает тепло. Керамику ведут насухо – перепад температур её разрушает.
Итог
Жаропрочка не прощает остановок и низкой жёсткости. Острый инструмент, постоянная подача, напорное охлаждение и жёсткая система «станок – приспособление – деталь». Секрета здесь нет – есть дисциплина режима.
Для работы с жаропрочными сплавами отлично подойдут фрезы нашего производства серии MS: MS11, MS13, MS15, MS16, MS17, MS31.
Режете жаропрочку – пластина раскаляется докрасна, а заготовка на ощупь почти холодная. Это не ошибка режима. Теплопроводность жаропрочных сплавов в 3–4 раза ниже, чем у конструкционной стали: тепло не уходит в стружку и деталь, а концентрируется на режущей кромке. Отсюда 900–1000 °C в зоне резания, интенсивный износ по задней поверхности.
Вторая особенность – наклёп. Сплав упрочняется под действием деформации. Плюс высокая химическая активность – образуется нарост, который, срываясь, разрушает режущую кромку.
Дополнительный фактор – высокая прочность при нагреве: если конструкционные стали при 800 °C теряют до 80 % прочности, то сплавы на никелевой основе сохраняют до 60 % исходной прочности, продолжая интенсивно изнашивать инструмент.
Инструмент
Твёрдый сплав с PVD-покрытием на основе AlTiN или AlCrN: оксид алюминия в покрытии держит температуру. Субстрат – мелкозернистый, с повышенным содержанием кобальта: он вязче и не выкрашивается. Геометрия: положительный передний угол для снижения сил резания, большой задний угол для уменьшения трения по задней поверхности, упрочнеённая режущая кромка (радиус до 0,1 мм или фаска). Для фрезерования – концевая фреза с переменным шагом зуба и полированными канавками.
Керамика SiAlON, Wisker используется для черновой обработки жаропрочных сплавов на основе никеля.
Режимы
Точение твёрдосплавом:
🔹 Vc = 20–35 м/мин
🔹 f = 0,1–0,25 мм/об черновая
🔹 f = 0,05–0,15 мм/об чистовая.
Фрезерование:
🔹 Vc = 30–50 м/мин
🔹 fz = 0,03–0,08 мм/зуб
🔹 Ae = 5–10 % диаметра.
Черновая обработка инструментом с керамическими пластинами, либо цельными фрезами из керамики: Vc=500–800 м/мин.
Что важнее цифр
Не давайте инструменту тереть. Остановка подачи в резании мгновенно даёт наклёп – и дальше кромка идёт по упрочнённому слою. Движение должно быть непрерывным, глубина резания при черновой обработке переменная – это минимизирует образование проточин на режущей кромке и снижает нагрузку, вход и выход плавным – это снижает нагрузку.
СОЖ
Только напорная. Обычная струя не пробивает паровой барьер у кромки – нужно 70–150 бар через каналы в инструменте: это и стружку дробит, и снимает тепло. Керамику ведут насухо – перепад температур её разрушает.
Итог
Жаропрочка не прощает остановок и низкой жёсткости. Острый инструмент, постоянная подача, напорное охлаждение и жёсткая система «станок – приспособление – деталь». Секрета здесь нет – есть дисциплина режима.
Для работы с жаропрочными сплавами отлично подойдут фрезы нашего производства серии MS: MS11, MS13, MS15, MS16, MS17, MS31.