كيفية التصنيع الآلي ل Inconel 718: طرق الخراطة والطحن والحفر

إنكونيل 718 يمكن تشكيلها بنجاح بجودة قطع متسقة عندما يستخدم المشغلون إعدادات صلبة، وأدوات كربيد أو سيراميك إيجابية مع طلاء مناسب، وعمق قطع وخيارات تغذية متحفظة للتخشين، وسرعات أعلى للمغزل مع أحمال برادة خفيفة للتشطيب، وإزالة الحرارة النشطة في منطقة القطع، واستراتيجيات المعالجة التي تتجنب السكون وإعادة قطع الأسطح المقواة. اتبع مجموعات الأدوات الموصى بها، ونوافذ بيانات القطع، وممارسات قطع العمل الموصى بها في هذه المقالة لتقليل تصلب الشغل، وإطالة عمر الأداة، وتلبية التفاوتات المسموح بها في مجال الفضاء الجوي أو الطاقة.

1. لماذا يتصرف Inconel 718 بشكل مختلف تحت القاطع

إنكونيل 718 عبارة عن سبيكة فائقة من النيكل والحديد والكروم قابلة للتصلب بالترسيب مصممة لقوة عالية في درجات الحرارة المرتفعة. تجمع السبيكة بين خواص الشد العالية والتوصيل الحراري المنخفض نسبيًا والميل القوي للتصلب أثناء العمل بالقرب من القطع. تتسبب هذه السمات في ارتفاع درجة حرارة القطع في منطقة القص المباشرة وتؤدي إلى تآكل سريع في الجناح وتراكم الحافة وضعف تكسير البُرادة إذا لم يتم ضبط متغيرات العملية. لهذه الأسباب، يجب أن يعطي التصنيع الآلي الأولوية لإخلاء الحرارة وتجنب تباطؤ الأداة واختيار مواد الأداة التي يمكنها تحمل آليات التآكل الكاشطة واللاصقة والحرارية.

2. الخصائص المعدنية التي تؤثر على أداء القطع

خصائص المواد الرئيسية التي تدفع خيارات المعالجة

• قوة وصلابة إجهاد عالية: ينتج عن تصلب الشغل طبقة مقواة أمام حافة القطع مباشرةً عندما تكون معدلات القطع بطيئة أو يحدث سكون للأداة. تزيد هذه الطبقة المقواة من قوى القطع بسرعة.

• توصيل حراري منخفض: تتركز الحرارة في منطقة القص، مما يؤدي إلى رفع درجات الحرارة المحلية وتسريع تآكل الانتشار وانهيار الطلاء.

• المتانة والميل للالتصاق: يؤدي التصاق المواد إلى تكوين حافة متراكمة وتشكيل فوهة على أدوات الكربيد. تقلل الطلاءات والتشطيبات السطحية على الحشوات من الالتصاق.

• البنية المجهرية: تغيّر حالة التصلب بالترسيب مقابل حالة التلدين من قابلية التشغيل الآلي؛ فالمخزون الملدن عادةً ما يكون ماكينات ذات إجهاد أقل للأداة وعمر أطول.

الآثار المترتبة على التحكم في العمليات

• تقليل الوقت الذي تقضيه حافة قطع معينة في التلامس مع نفس موقع السطح.

• استخدم هندسة أشعل النار الموجبة التي تقطع بشكل نظيف بدلاً من الحرث وإجهاد السطح.

• تفضيل استراتيجيات القطع المتقطع التي تتجنب الاحتكاك ودرجات الحرارة العالية المستمرة حيثما أمكن.

3. اختيار الأدوات: المواد والطلاءات والخيارات الهندسية

يعد اختيار مجموعة الأدوات الصحيحة أحد أكبر العوامل التي تساعد على تحسين الإنتاجية وجودة القِطع.

مواد الأدوات والطلاءات (ملخص)

إدراج الهندسة وإعداد الحواف

• حافة موجبة، حافة مشحوذة: يقلل من قوى القطع ويحسن تدفق البُرادة. استخدم نصف قطر الشحذ الصغير لمقاومة التقطيع مع الحفاظ على حركة القطع.

• نصف قطر مقدمة كبيرة للتشطيب: عند تحقيق التشطيب السطحي، تساعد أنصاف أقطار المقدمة الأكبر حجمًا ولكنها ستزيد من قوى القطع؛ تحقيق التوازن مع صلابة الماكينة.

• كاسحات الرقائق مصممة للمعادن اللزجة: اختر أشكال جيوب البُرادة التي تنتج بُرادة قصيرة ومضبوطة وتجنب البُرادة الطويلة المتسلسلة. تنشر شركة Sandvik وغيرها من صانعي الأدوات الأشكال الهندسية HRSA المضبوطة لـ Inconel 718.

4. معلمات القطع الموصى بها حسب العملية

يجب أن تتكيف المعلمات مع طاقة الماكينة والصلابة والهندسة الدقيقة للأداة ونظام التشبيك. توفر الجداول أدناه نوافذ بدء متحفظة ومثبتة في الصناعة. قم بإجراء اختبارات قصيرة للأداة وتنفيذ تعديلات تدريجية صغيرة.

4.1 الخراطة (التخشين والتشطيب) - بدء تشغيل النوافذ

4.2 تفريز الوجه وتفريز الفتحات

4.3 الحفر والحفر

ملاحظات على الوحدات والآلات

• تحويل النوافذ إلى إمبراطورية إذا لزم الأمر. ابدأ من الطرف الأدنى من نطاق السرعة عندما تكون صلابة الماكينة أو فعالية سائل التبريد مشكوكًا فيها. قم بزيادة سرعة عمود الدوران إذا كانت الأداة والحامل يسمحان بذلك وتظل البُرادة تحت السيطرة.

5. استراتيجيات التصنيع وتدفقات العمليات

خطة معالجة قوية تفصل بين التخشين والتشطيب وتتحكم في تراكم الحرارة.

استراتيجية التخشين

1. استخدم تعشيق شعاعي أثقل وعمق محوري معتدل وأدوات كربيد قوية. حافظ على التغذية عالية بما يكفي للقص بدلاً من الاحتكاك.

2. تجنب إعادة القطع المتكرر لنفس السطح. إذا كان يجب إزالة الطبقة المتصلبة أثناء التشطيب، استخدم تمرير خفيف لإزالة القشرة الصلبة.

شبه تشطيب

• تقليل عمق القطع والتغذية لخفض قوى القطع وتقليل تصلب الشغل المتبقي. تحقق من درجة حرارة الجزء بعد التمريرات الخشنة.

التشطيب

• ينتج عمق القطع الخفيف وحمل البُرادة المنخفض أفضل سلامة للسطح. يقلل ارتفاع عدد الدورات في الدقيقة مع سمك برادة صغيرة غير مقطوعة من الحافة المتراكمة ويحسن من التشطيب. استخدم إدخالات كربيد دقيق الحبيبات أو إدخالات السيراميك.

خيارات إزالة المواد العالية

• الطحن الثلاثي: يبقي التعشيق الشعاعي منخفضًا ويسمح بسرعات أعلى للمغزل مع عمر أطول للأداة. فعال في تخشين الجيوب العميقة.

• طحن عالي التغذية: عند استخدام ماكينات التفريز الطرفية الخاصة عالية التغذية، تتحسن الإنتاجية مع الحفاظ على قوى القطع قابلة للإدارة. يجب أن يتطابق اختيار الأداة مع التطبيق.

6. التحكم في البُرادة وسائل التبريد والإدارة الحرارية

يحدد التحكم في البُرادة وإزالة الحرارة عمر الأداة أكثر من السرعة الخام.

استراتيجيات سائل التبريد

• سائل التبريد بالغمر بالزيت المستحلب: يساعد على إبعاد البُرادة وتقليل درجة حرارة الأداة في العديد من إعدادات الورش.

• سائل التبريد العابر للأداة عند الضغط العالي: يوفر إخلاء أفضل للبُرادة وتبريدًا أفضل بكثير عند حافة القطع للمثاقب وأدوات الإدخال القابلة للفهرسة. يساعد الضغط العالي على تكسير البُرادة وتقليل التصاق الجناح.

• التشحيم بالحد الأدنى من الكمية: تجد بعض الورش أن MQL غير مقبولة بالنسبة لـ HRSA بسبب التركيز الحراري. لا يستخدم إلا إذا تم التحقق من صلاحيته.

تقنيات التحكم في الرقاقة

• استخدم إدخالات ذات هندسة جيب مناسبة للبُرادة القصيرة الملتفة.

• تجنب البُرادة الطويلة الرفيعة التي تتكدس وتتسبب في إعادة القطع. استخدم قواطع البُرادة أو الأشكال الهندسية للقطع القصير.

التحكم الحراري في الجزء

• تصميم التَرْكِيبات لتوصيل الحرارة بعيدًا. استخدم فترات توقف مؤقتة في الدورة فقط إذا كان تبريد الأداة كافٍ. تجنب أي إسكان لأداة دوارة عالية السرعة على الشُّغْلَة الثابتة التي يمكن أن تؤدي إلى تصلب الشُّغْلَة الموضعي.

7. قطع العمل، وتصميم التجهيزات، وقمع الاهتزاز، واختيار الماكينة

تضاعف خيارات الماكينة والتركيبات من تأثير قرارات الأداة.

• أداة آلية صلبة: تفضيل المغازل الصلبة منخفضة الاستدارة ذات القدرة الحصانية وعزم الدوران الكافي. تعمل مراكز الماكينات متعددة المحاور ذات المحامل الكبيرة بشكل أفضل.

• بروزات صلبة وقصيرة: حافظ على الحد الأدنى من تراكب الأداة وقطعة العمل لتقليل الانحراف. استخدم الأظرف الهيدروليكية أو الأظرف الهيدروليكية أو الملاءمة الانكماشية لماكينات التفريز الطرفية عند الإمكان.

• أدوات مبللة: بالنسبة للأعمدة الرفيعة الطويلة، استخدم المحولات المخمدة أو الأدوات الصامتة لكبح الثرثرة. إن حلول أدوات Sandvik الصامتة من Sandvik لها فوائد موثقة لأعمدة عمود عمود HRSA.

• المشبك الصلب والمشتتات الحرارية: تساعد التركيبات التي تلامس مساحة سطح كبيرة على سحب الحرارة بعيدًا عن منطقة القطع وتقليل التشويه.

8. أوضاع تآكل الأدوات، والتشخيص، والإجراءات التصحيحية

أنواع التآكل الشائعة وكيفية الاستجابة لها:

• تآكل الجناح: الفقد التدريجي على وجه الخلوص. إذا زاد تآكل الجناح بسرعة، قلل من سرعة القطع وتحقق من توافق الطلاء. استبدل الحشوات قبل أن يؤثر تقطيع الحافة على الهندسة.

• تآكل فوهة البركان: يتكون على وجه أشعل النار بسبب الانتشار والتآكل الكيميائي. استخدم الطلاءات التي تقاوم الانتشار في درجات الحرارة المرتفعة.

• الالتصاق والحافة المبنية: في حالة وجودها، قم بزيادة سرعة القطع قليلاً أو تقليل التغذية أو تغيير الطلاء. تحقق أيضًا من فعالية سائل التبريد.

• تقطيع الحواف: غالبًا بسبب القطع المتقطع أو نصف قطر الشحذ الصغير جدًا أو عدم استقرار حامل الأدوات. استخدم ركيزة إدراج أكثر صلابة، أو زيادة الشحذ، أو تثبيت قطعة العمل.

قائمة التحقق من التشخيص

1. افحص البُرادة: تشير البُرادة الطويلة المكسوة بالجلد إلى انخفاض التغذية أو عدم كفاية تكسير البُرادة.

2. افحص الحافة بالمجهر: ابحث عن تشقق طلاء الأداة أو الشقوق الدقيقة.

3. قم بقياس انحراف عمود الدوران وعزم تشبيك حامل العِدَّة.

4. راجع ضغط سائل التبريد واستهداف الفوهة.

9. الفحص وسلامة السطح والمعالجات اللاحقة للمعالجة

تُعد سلامة السطح أمرًا بالغ الأهمية في مجال الطيران والخدمة في درجات الحرارة العالية.

• فحوصات الصلابة الدقيقة: يمكن لرسم خرائط الصلادة الدقيقة بعد التشغيل الآلي الكشف عن الطبقات المتصلبة الناتجة عن القطع غير السليم. إذا تجاوزت الزيادة في الصلابة المواصفات، قم بإجراء تخفيف خفيف للإجهاد أو صقل ممرات التشطيب.

• التحكم في الإجهاد المتبقي: تجنب التسخين الموضعي المفرط والتدرجات الحرارية أثناء التصنيع الآلي. ضع في اعتبارك المعالجة الحرارية لتخفيف الإجهاد إذا كان الإجهاد المتبقي يهدد عمر المكون.

• التحكم في الأبعاد: استخدم التمريرات النهائية النهائية عند قوى القطع المنخفضة بعد أي تثبيت حراري للجزء.

10. أمثلة عملية تمثيلية ومجموعات بارامترات تمثيلية (أمثلة حالات)

استخدم هذه الوصفات النموذجية للتسجيل التجريبي. قم دائمًا بإجراء اختبارات قصيرة لعمر الأداة وضبطها بزيادات صغيرة.

الحالة (أ): خراطة عمود متوسط القطر، قضيب صلب، مخرطة CNC

• الحالة المادية: قضيب إنكونيل 718 صلب بقطر 60 مم.

• الأدوات: CNMG 12 04 08، كربيد ناعم الحبيبات CNMG، كربيد ناعم الحبيبات CNMG 12 04 08، TiAlN بالطبقة الطيفية البولي فينيل فينيل متعدد الألياف.

• تمرير خشن: Vc 60 م/دقيقة، f 0.25 مم/لتر، ap 3 مم.

• ممر التشطيب: Vc 120 م/دقيقة، f 0.06 مم/لتر، ap 0.3 مم.

• سائل التبريد: فيضان بضغط عالٍ موجه إلى حافة القطع.

الحالة ب: تفريز الجيب على قوس الفضاء الجوي

• الأدوات: ماكينة تفريز طرفية كربيد صلب 12 مم، 4 مزامير، طلاء بالطبقة البولي فينيل متعدد الألوان TiAlN.

• التخشين الثلاثي: ae 1 مم، ap 8 مم، Vc 80 م/دقيقة، fz 0.08 مم/سن.

• اللمسات النهائية: محوري خفيف 0.3 مم، Vc 140 م/دقيقة، fz 0.03 مم/سن.

• سائل التبريد: من خلال سائل تبريد عمود الدوران بضغط معتدل.

11. الجداول الموحدة ذات المرجع السريع

مواد الأدوات والتطبيقات النموذجية الموصى بها

12. الأسئلة الشائعة

1. هل يمكن تشكيل Inconel 718 على مخرطة CNC قياسية؟
   نعم عندما تكون المخرطة صلبة بما فيه الكفاية ويكون انحراف عمود الدوران منخفضًا. استخدم أدوات مناسبة، وسائل تبريد، وأطوال قصيرة للحصول على نتائج جيدة.

2. هل المخزون الملدن أسهل في الماكينة من المخزون المصلد؟
   نعم. تتميز المادة الملدنة بقوة أقل وتنتج عمرًا أطول للأداة. عندما يكون ذلك ممكنًا حدد المادة الملدنة للتشغيل الآلي بالجملة.

3. ما الطلاء الأفضل في خراطة Inconel 718؟
   تُعد الطلاءات الغنية بالألومنيوم بتقنية PVD مثل TiAlN وAlN AlCrN فعالة على نطاق واسع. كما تعمل الطلاءات متعددة الطبقات بتقنية CVD متعددة الطبقات بشكل جيد في العديد من القواطع. يجب أن توجه بيانات صانع الأدوات الاختيار النهائي.

4. هل يجب أن أستخدم سائل التبريد بالغمر أم سائل التبريد العابر للأدوات؟
   يوفر سائل التبريد العابر للأداة والضغط العالي بشكل عام إخلاء أفضل للبُرادة. استخدم الفيضان عندما لا تتوفر أداة عابرة، ولكن تأكد من أن استهداف الفوهة ممتاز.

5. لماذا تبلى أدواتي بسرعة كبيرة؟
   تتمثل الأسباب النموذجية في عدم كفاية سائل التبريد، أو السكون الزائد، أو هندسة الأداة الخاطئة، أو انخفاض صلابة الماكينة. قم بتشخيص البُرادة وفحص الحواف لتحديد السبب الجذري.

6. هل الطحن الترقيعي مفيد؟
   نعم للجيوب العميقة. يقلل من الاشتباك الشعاعي ودرجة الحرارة بالقرب من الحافة، مما يطيل من عمر الأداة.

7. هل يجب أن أستخدم السيراميك للتشطيب؟
   يمكن للسيراميك أن يعطي مقاومة ممتازة للتآكل ولكنه يتطلب إعدادات ثابتة وصلبة. فهي لا تتحمل الصدمات.

8. كيف تتجنب تصلب العمل؟
   تجنّب الاحتكاك والقطع البطيء، وقم بإجراء قشط خفيف لإزالة أي قشرة صلبة تنتج أثناء التخشين. حافظ على ثبات تشكيل البُرادة.

9. هل توجد مثاقيب خاصة ل Inconel 718؟
   نعم، تعمل المثاقب المصنوعة من الكربيد الصلب أو المثاقب القابلة للفهرسة المصنفة لـ HRSA مع سائل التبريد العابر بشكل أفضل. استخدم دورات peCKK لمنع تكدس البُرادة.

10. ما هو الفحص الذي يجب أن يتبع التصنيع الآلي؟
    رسم خرائط الصلادة الدقيقة للمكونات الحرجة، والتحكم في الأبعاد ومراعاة الإجهاد المتبقي للأجزاء الحرجة المتعلقة بالسلامة.