Cięcie INCONEL 718 (AMS 5662) – Wyzwania i Zalecenia Techniczne
Cięcie materiału Inconel 718 (w normie AMS 5662 lub 5663) jest bardzo dużym wyzwaniem technologicznym. Aby proces był wydajny i efektywny kosztowo musi być zastosowana odpowiednia maszyna oraz odpowiednie narzędzie.
Cięcie INCONEL 718 – Wyzwania i Zalecenia Techniczne (z zastosowaniem Przecinarek Behringer oraz pił taśmowych Wikus Futura 718)
INCONEL 718 (występujący często w normach AMS 5662 lub AMS 5663) to zaawansowany stop niklu z chromem, charakteryzujący się doskonałą odpornością na korozję, wysokie temperatury oraz charakteryzujący się ekstremalną wytrzymałością mechaniczną. Ten super stop jest powszechnie wykorzystywany w przemyśle lotniczym, kosmicznym, motoryzacyjnym oraz energetycznym. Z uwagi na powyższe właściwości, cięcie superstopu INCONEL 718 stanowi nie lada wyzwanie, zwłaszcza przy użyciu standardowych narzędzi tnących i przecinarek.
Ponieważ zastosowanie “zwykłej” piły węglikowej i niespecjalizowanej przecinarki taśmowej może skutkować bardzo wolnym cięciem oraz niską żywotnością narzędzi (czasem możliwe jest wykonanie jedynie 2-3 cięć), zaleca się stosowanie zaawansowanych pił węglikowych.
W artykule omówiono techniczne aspekty cięcia superstopu INCONEL 718, kładąc nacisk na zastosowanie odpowiedniej, sztywnej dwukolumnowej przecinarki taśmowej typu BEHRINGER oraz zaawansowanej piły taśmowej WIKUS FUTURA 718. Dzięki tym rozwiązaniom możliwe jest uzyskanie wysokiej jakości oraz efektywności cięcia tego trudnoskrawalnego materiału.
Omówione zostaną:
- 1. Charakterystyka INCONEL 718
- 2. Cięcie INCONEL 718 – wyzwania.
- 3. Maszyna i narzędzie niezbędne do wydajnego cięcia INCONEL 718
- 4. Optymalne parametry cięcia INCONEL 718
- 5. Przykład wdrożenia
———————————————–
1.Charakterystyka materiału INCONEL 718
INCONEL 718 to materiał o wyjątkowych właściwościach, które wpływają na wyzwania związane z jego obróbką:
- Odporność na wysokie temperatury: stop zachowuje swoje właściwości mechaniczne do temperatury 700°C, a podczas obróbki wydzielane są znaczne ilości ciepła, powodujące znaczące nagrzewanie narzędzi tnących.
- Wysoka wytrzymałość mechaniczna: dodatkowo, twardość i wytrzymałość materiału stawiają duże wymagania wobec przecinarek i narzędzi tnących.
- Tendencja do utwardzania: cięcie Inconel 718 powoduje utwardzenie materiału podczas obróbki, co prowadzi do dodatkowego zużycia narzędzi tnących.
- Odporność na korozję: materiał jest ponadto odporny na działanie agresywnych czynników chemicznych, co sprawia, że warunki obróbki mechanicznej muszą być precyzyjne, aby nie obniżyć jego jakości.
Materiał INCONEL 718 występuje często w dwóch normach
- INCONEL 718 AMS 5662 , twardość 28HrC (wyżarzony)
- INCONEL 718 AMS 5663 , twardość do 43HrC (poddany procesowi starzenia)
INCONEL 718 AMS 5662 to najczystsza i najmiększa forma stopu 718 z grupy AMS. Można ją poddać obróbce cieplnej i chemicznej (proces starzenia), by uzyskać stan zgodny z AMS 5663.
Twardość stopu AMS 5662 w stanie wyżarzonym wynosi maksymalnie 28 HRC i może wzrosnąć po starzeniu do poziomu około 36-43 HRC.
Skład chemiczny stopów INCONEL, w tym INCONEl 718
| Stop Inconel | Ni | Cr | Fe | Mo | Nb i Ta | Co | Mn | Cu | Al | Ti | Si | C | S | P | B |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 600 | ≥72,0 | 14,0–17,0 | 6,0–10,0 | — | — | ≤1,0 | ≤0,5 | — | — | — | ≤0,5 | ≤0,15 | ≤0,015 | — | — |
| 617 | 44,2–61,0 | 20,0–24,0 | ≤3,0 | 8,0–10,0 | — | 10,0–15,0 | ≤0,5 | ≤0,5 | 0,8–1,5 | ≤0,6 | ≤0,5 | 0,05–0,15 | ≤0,015 | ≤0,015 | ≤0,006 |
| 625 | ≥58,0 | 20,0–23,0 | ≤5,0 | 8,0–10,0 | 3,15–4,15 | ≤1,0 | ≤0,5 | — | ≤0,4 | ≤0,4 | ≤0,5 | ≤0,1 | ≤0,015 | ≤0,015 | — |
| 690 | ≥58 | 27–31 | 7–11 | — | — | — | ≤0,5 | ≤0,5 | — | — | ≤0,5 | ≤0,05 | ≤0,015 | — | — |
| 718 | 50,0–55,0 | 17,0–21,0 | Balans | 2,8–3,3 | 4,75–5,5 | ≤1,0 | ≤0,35 | ≤0,3 | 0,2–0,8 | 0,65–1,15 | ≤0,35 | ≤0,08 | ≤0,015 | ≤0,015 | ≤0,006 |
2. Cięcie INCONEL 718 – wyzwania
Podczas cięcia INCONEL 718 na przecinarkach taśmowych napotyka się na szereg trudności, takich jak:
- Wysoka temperatura w wyniku tarcia: generowanie dużych ilości ciepła w strefie cięcia jest wyzwaniem, ponieważ stop niklu pochłania ciepło, co prowadzi do szybkiego zużycia narzędzi.
- Utwardzanie się materiału: w trakcie obróbki mechanicznej INCONEL 718 utwardza się, co prowadzi do dodatkowego obciążenia piły taśmowej.
- Wysoka twardość: Materiał jest trudny do obróbki skrawaniem, a standardowe narzędzia szybko się zużywają.
3. Maszyna i narzędzie niezbędne do wydajnego cięcia INCONEL 718
Aby skutecznie odbyło się cięcie INCONEL 718, konieczne jest zastosowanie odpowiednich narzędzi, takich jak solidna przecinarka taśmowa oraz zaawansowane technologicznie taśmy tnące.
Dwukolumnowa przecinarka taśmowa typu BEHRINGER HBE-411A Dynamic, HBE-560A PERFORMANCE lub HBM-440A.
Cięcie INCONEL 718 wymaga solidnej i precyzyjnej maszyny. W tej roli najlepiej sprawdza się dwukolumnowa przecinarka taśmowa BEHRINGER, która oferuje wysoką sztywność oraz stabilność niezbędną do cięcia tak twardych materiałów.
Przecinarki BEHRINGER typu HBE-411A Dynamic, HBE-560A Performance lub HBM-440A zapewniają wysoką sztywność oraz stabilność. Ponieważ cięcie INCONEL 718 wymaga dużej precyzji, przecinarki BEHRINGER, z ich żeliwną ramą i dwukolumnową konstrukcją, minimalizują drgania, co jest kluczowe przy skrawaniu materiałów trudnoskrawalnych. Zaawansowane systemy chłodzenia i napęd ze śrubą toczną umożliwiają dodatkowo efektywne odprowadzanie ciepła i precyzyjny posuw.
Kluczowe cechy przecinarek BEHRINGER istotne w cięciu INCONEL 718 to:
- Żeliwna rama przestrzenna: przy cięciu INCONEL 718 kluczowe są sztywność oraz minimalizacja wibracji. Jest to zapewnione dzięki żeliwnej ramie, która jest cechą szczególną przecinarek BEHRINGER.
- Budowa portalowa: dwukolumnowa konstrukcja zapewnia maksymalną stabilność i eliminuje drgania podczas cięcia, co jest szczególnie ważne przy skrawaniu materiałów trudnoskrawalnych.
- Precyzja prowadzenia taśmy: wysokiej jakości prowadnice minimalizują drgania oraz możliwość skręcania taśmy, co zapewnia dokładne cięcie nawet przy dużych obciążeniach.
- Zaawansowane systemy chłodzenia: przecinarki BEHRINGER są wyposażone w zaawansowane systemy chłodzenia, które efektywnie odprowadzają ciepło generowane podczas cięcia INCONEL 718.
- Napęd ze śrubą toczną: cięcie Inconel 718 jest trudne i istotny jest precyzyjny i stabilny posuw na ząb, co jest możliwe jedynie do uzyskania przy napędzie opartym o śrubę z nakretką toczną.
- Zastosowanie piły taśmowej o szerokości 41mm, 54mm lub 67mm: w zależności od ciętych średnic niezbędne jest dobranie maszyny o odpowiedniej szerokości taśmy co zapewni stabilność procesu cięcia. Rekomendowana szerokość taśmy to minimum 41mm.
Węglikowa piła taśmowa WIKUS FUTURA 718
Cięcie Inconel 718 jest wymagające i należy stosować specjalistyczne piły taśmowe, o “agresywnej” ,dodatniej geometrii oraz o specjalnym wykonaniu, które przeciwdziałała procesowi utwardzania powierzchniowego materiału INCONEL 718.
WIKUS FUTURA 718 to piła taśmowa z ostrzami z węglika spiekanego, która została specjalnie zaprojektowana do obróbki superstopów, takich jak INCONEL 718. Jej zalety obejmują:
- Zaawansowana geometria zębów: FUTURA 718 wykorzystuje innowacyjną geometrię zębów, która minimalizuje tarcie, zwiększa efektywność skrawania i redukuje nagrzewanie się materiału oraz narzędzia.
- Węglik spiekany: piły taśmowe WIKUS FUTURA 718 wyposażone są w zęby z węglika spiekanego o dedykowanej twardości/udarnosci, co zapewnia wyjątkową odporność na ścieranie oraz zwiększoną żywotność narzędzia przy cięciu trudnych materiałów.
- Zoptymalizowana zmienna podziałka: zmienna podziałka zębów węglikowych dzieli kanał cięcia na odpowiednie sekcje, zmniejsza wibracje, co prowadzi do bardziej efektywnego cięcia i dłuższej trwałości narzędzia.
- Taśma nośna z technologią RAMP: przeciwdziała utwardzaniu powierzchniowemu INCONEL 718.
Dostępne wymiary dla taśmy WIKUS FUTURA 718
- 41×1,3mm: 2-3tpi
- 54x,13mm: 2-3tpi, 1,4-2tpi
- 54×1,6mm: 2-3tpi, 1,4-2tpi
- 67×1,6mm: 2-3tpi, 1,4-2tpi, 1-1,4tpi
- 80×1,6mm: 2-3tpi, 1,4-2tpi, 1-1,4tpi
4. Optymalne parametry: cięcie INCONEL 718
Zastosowanie odpowiedniego sprzętu to połowa sukcesu. Równie ważne są odpowiednie parametry cięcia.
- Prędkość taśmy: z uwagi na wytrzymałość INCONEL 718, zaleca się stosowanie niskich prędkości cięcia. W przypadku cięcia na przecinarkach taśmowych BEHRINGER z piłą WIKUS FUTURA 718 optymalne prędkości wynoszą od 15 do 35 m/min, w zależności od rozmiaru ciętego materiału. Niższa prędkość pomaga zmniejszyć tarcie i ograniczyć nagrzewanie się narzędzia.
- Posuw: posuw powinien być precyzyjnie dobrany – zbyt duży może uszkodzić taśmę, ale wbrew powszechnym przekonaniom – zbyt mały zwiększa ryzyko przegrzewania się narzędzia i utwardzania powierzchniowego.
- Procedura docierania taśmy: cięcie Inconel 718 wymaga skomplikowanej procedury docierania, ale jest ona bardzo ważna – niezbędne jest utrzymanie stałego i wysokiego posuwu na ząb, aby uniknąć utwardzania materiału.
- Chłodzenie: efektywne chłodzenie jest kluczowe przy cięciu INCONEL 718, szczególnie w przypadku superstopów niklu, które mają tendencję do generowania dużej ilości ciepła. Systemy chłodzenia w przecinarkach BEHRINGER skutecznie obniżają temperaturę narzędzia, co znacząco przedłuża jego żywotność. Dobrze chłodzona taśma taśmowa pozwala na dłuższe i bardziej efektywne cięcie. Istotne jest też odpowiednie stężenie chłodziwa.
- Odprowadzanie wiórów: efektywne usuwanie wiórów jest kluczowe podczas cięcia INCONEL 718. Materiał ten produkuje drobne wióry, które mogą gromadzić się w strefie cięcia, co prowadzi do obciążenia taśmy i pogorszenia jakości cięcia. Systemy odprowadzania wiórów w przecinarkach BEHRINGER doskonale radzą sobie z tym wyzwaniem, co dodatkowo zwiększa trwałość piły taśmowej.
5. Przykład wdrożenia
Przykład cięcia pręta Inconel 718 fi 250 mm na przecinarce dwukolumnowej BEHRINGER z piłą WIKUS FUTURA 718 pokazuje, że zastosowanie specjalistycznego sprzętu pozwoliło skrócić czas cięcia z 65 minut do 20 minut 30 sekund oraz zwiększyć trwałość narzędzi.
Przeprowadziliśmy wiele wdrożeń cięcia materiałów INCONEL. Poniżej przykład.
Cięcie Inconel 718:
Sytuacja zastana:
- Pręt fi. 250mm , materiał Inconel 718
- Piła węglikowa (niespecjalizowana)
- Przecinarka dwukolumnowa
- Czas cięcia: 65 minut
- Żywotność: 0,15 m2 ( 3 sztuki)
Wyniki uzyskane przy wdrożeniu:
- Przecinarka BEHEINGER HBE-411-A
- Piła taśmowa WIKUS FUTURA 718
- Pręt fi. 250mm , materiał Inconel 718
- Czas cięcia: 20 minut 30 sekund
- Żywotność: 1,1 m2 (23 sztuk)
Korzyści:
- 3 x skrócenie czasu cięcia
- 8 x zwiększenie trwałości
Przy zastosowaniu odpowiednich narzędzi i parametrów cięcie Inconel 718 może być znacznie bardziej efektywne. Nastąpił ośmiokrotny wzrost żywotności przy ponad trzykrotnym skróceniu czasu cięcia.
Podsumowanie
Podsumowując, cięcie INCONEL 718 to zadanie wymagające zastosowania najwyższej jakości sprzętu i narzędzi. Dwukolumnowa przecinarka taśmowa BEHRINGER w połączeniu z piłą taśmową węglikową WIKUS FUTURA 718 oferują niezrównaną stabilność, precyzję oraz trwałość, niezbędną do obróbki tego wymagającego materiału.
Przestrzeganie odpowiednich parametrów cięcia oraz stosowanie zaawansowanych systemów chłodzenia dodatkowo zwiększa efektywność procesu i przedłuża żywotność narzędzi. Dzięki tym rozwiązaniom możliwe jest uzyskanie wysokiej jakości cięcia INCONEL 718, minimalizując jednocześnie koszty narzędzi i zwiększając wydajność produkcji.