5 Metallschneidspitzen für Hochtemperaturlegierungen auf Nickelbasis

Nickel und seine Legierungsverwandten sind schwer zu schneiden, aber die Korrosionsbeständigkeit und Festigkeit von Nickel machen es ideal für so viele Anwendungen, einschließlich in der Luft- und Raumfahrt und anderen wichtigen Fertigungsindustrien. Holen Sie sich klare, prägnante Ratschläge zur Arbeit mit diesem lebenswichtigen Material – und wie Sie das Beste aus Ihren Schneidwerkzeugen herausholen.

Als Nummer 28 im Periodensystem wurde Nickel erstmals 1751 isoliert. Sein Name stammt von der Überzeugung deutscher Bergleute, dass das rotbraune Metall, das damals als „Kupfernickel“ bekannt war, sie krank machte . In Wirklichkeit wurde ihre Krankheit durch die hohe Menge an Arsen verursacht, die in dem Erz enthalten war, das sie aus den schwedischen Kobaltminen entfernten.

Nickel ist ein äußerst wichtiges Metall. Neben Chrom ist es eines der wichtigsten Legierungselemente, das in einer Vielzahl von Stählen, Edelstählen und Superlegierungen verwendet wird. Es ist zäh, korrosionsbeständig und weist hervorragende Festigkeits- und Schlageigenschaften auf. Gängige Typen von Nickellegierungen umfassen Inconel, Hastelloy, Waspaloy, rostfreie Stähle einschließlich 304, 316 und 17-4 – und andere. Mit einem scharfen Werkzeug und den richtigen Schnittparametern ist reines Nickel nicht besonders schwer zu drehen oder zu fräsen, obwohl Nickellegierungen wie Ni-Span-C 902 und Monel K-500 Bearbeitbarkeitsbewertungen von 15 Prozent oder weniger aufweisen. Hier sind ein paar Dinge, die Sie wissen sollten, wenn Sie derzeit mit diesem anspruchsvollen Material arbeiten oder arbeiten werden.

1. Halten Sie Ihre Metallschneidwerkzeuge für Nickellegierungen beschichtet und scharf

Nickel und seine verschiedenen Legierungen neigen während der Bearbeitung zur Kaltverfestigung. Es gibt mehrere Möglichkeiten, dies zu bekämpfen. Erstens sollte das Schneidwerkzeug einen positiven Spanwinkel und eine scharfe Kante haben. Da es weniger spröde als Hartmetall ist, könnte Hochgeschwindigkeitsstahl gut funktionieren, obwohl die Schnittgeschwindigkeiten in diesem Fall ziemlich niedrig gehalten werden müssen, typischerweise bei 100 Fuß pro Minute oder weniger als Ausgangspunkt.

Abhängig von der Legierung bietet ein zähes PVD-beschichtetes Hartmetall in Premiumqualität im Allgemeinen die beste Standzeit und Produktivität, obwohl einige Schneidwerkzeuglieferanten Keramik oder Cermet als Alternative vorschlagen – seien Sie offen für deren Empfehlungen. CBN kann auf gehärteten 17-4 PH und ähnlichen wärmebehandelten Legierungen verwendet werden. Verwenden Sie nach Möglichkeit eine runde Wendeschneidplatte oder eine Wendeschneidplatte mit positivem Anstellwinkel, um Kerben zu minimieren. Schaftfräser mit variabler Spirale und variabler Spannut helfen dabei, die Oberschwingungen aufzubrechen, die zu Rattern führen. Bei der Verwendung von HSS sollten Bohrer eine scharfe Meißelkante und eine geteilte 135-Grad-Spitze haben. Halten Sie Werkzeuge scharf und ersetzen Sie sie lieber früher als später, bevor eine Katastrophe eintritt.

2. Bleiben Sie steif beim Schneiden von Nickellegierungen

Setups so steif wie möglich zu machen, ist ein guter Rat für jede Bearbeitungsanwendung, aber besonders für superharte Metalle wie Nickel und nickelhaltige Legierungen. Beim Fräsen ist ein Schrumpfhalter oft die erste Wahl, dicht gefolgt von hydraulischen oder mechanischen Fräsfuttern. Lassen Sie die Seitenschlosshalter im Werkzeugfach. Ebenso sollte, wann immer möglich, eine hydraulische Werkstückspannung verwendet werden, auch wenn dies die Investition in neue Schraubstöcke und Spannfutter bedeutet. Überhänge müssen auf ein Minimum reduziert werden, um eine Werkzeugdurchbiegung und das damit verbundene Rattern zu vermeiden. Dies könnte ein guter Zeitpunkt sein, um vibrationsdämpfende Bohrwerkzeuge zu untersuchen, und wenn Ihre Werkzeugmaschine damit ausgestattet ist, stellen Sie sicher, dass Sie ihre Anti-Chatter-Funktionen verstehen und aktivieren.

Möchten Sie mehr über Hochtemperaturmetalle erfahren, die in der Luftfahrtindustrie verwendet werden? Lesen Sie „4 Materialien für die Luft- und Raumfahrt, die abheben.“

3. Aggressive Vorschübe und Geschwindigkeiten, um die Werkzeuglebensdauer zu verlängern

Haben Sie Probleme mit der Standzeit? Ihr erster Instinkt könnte sein, den Vorschub zu verringern und die Spindel zu verlangsamen. Schlechte Idee. Alle Hersteller von Schneidwerkzeugen liefern empfohlene Schnittgeschwindigkeiten, Schnitttiefen und Vorschubbereiche. Wenn Probleme auftreten, ist es oft eine gute Idee, auf das obere Ende dieser Parameter zu zielen und aggressiver zu schneiden, nicht weniger. Dies hängt jedoch zunächst von den eben genannten Punkten – einem starren Aufbau – sowie der Verwendung der richtigen Schneidwerkzeugsorte ab. Lernen Sie vor allem, Ausfallarten zu identifizieren – Kerben in der Tiefe der Schnittlinie und Aufbauschneiden (BUE) sind bei nickelbasierten Materialien üblich, die beide zu katastrophalen Werkzeugausfällen führen, wenn sie nicht rechtzeitig angegangen werden.

4. Nehmen Sie den richtigen Werkzeugweg

Richtige Programmierstrategien sind von größter Bedeutung. Trochoidale Werkzeugwege sorgen für gleichmäßige Spanlasten und verhindern Erschütterungen des Schneidwerkzeugs und des Werkstücks gleichermaßen. Da Nickelbasislegierungen zäh sind, sollten die Zustellungen deutlich unter dem Radius des Fräswerkzeugs liegen und die Vorschübe relativ hoch sein. Umgekehrt sollte die minimale Schnittiefe beim Drehen nicht kleiner als der Werkzeugspitzenradius sein und wenn möglich vorzugsweise ein Vielfaches davon. Hochvorschub-Frästechniken mit knopfartigen und vergleichbaren Schneidwerkzeuggeometrien treiben Kräfte nach oben in die Spindel und minimieren die Durchbiegung. Das Ein- und Ausfahren aus dem Schnitt ist sowohl auf CNC-Drehmaschinen als auch auf Bearbeitungszentren effektiv. Vermeiden Sie es, sich in Ecken aufzuhalten.

5. Finden Sie die „Goldilocks“-Zone:Dokumentieren Sie Ihre Parameter und Schnittbedingungen

Um den idealen Punkt für die Bearbeitung von Legierungen mit hohem Nickelgehalt zu finden, ist einiges an Versuch und Irrtum erforderlich. Sie können unerwartete Ausfälle vermeiden, indem Sie einen vorhersehbaren, getesteten Prozess entwickeln, aber dies erfordert wiederum die Dokumentation, welche Werkzeuge, Sorten, Beschichtungen und Schneidparameter sowie die jeweiligen Ergebnisse dokumentiert wurden. Machen Sie kleine Schritte. Scheuen Sie sich nicht, über die Empfehlungen des Herstellers hinauszugehen, aber vergewissern Sie sich, dass der Prozess stabil ist, bevor Sie sich von der Maschine entfernen. Wenn Sie es haben, verwenden Sie die Werkzeuglebensdauerverwaltungsfunktion Ihrer Werkzeugmaschine oder Ihres Werkzeuglagers, um zu überwachen, wie lange ein Werkzeug im Schnitt war – wenn nicht, dokumentieren Sie die Werkzeuglebensdauer auf altmodische Weise mit Stift und Papier. Wenn Sie 15 Minuten aus einer Beilage herausholen können, können Sie sich glücklich schätzen. Bei der Nickelbearbeitung ist keine Zeit für Stammeswissen, Geheimnisse der zweiten Schicht oder unkontrollierte Prozessänderungen. Holen Sie sich die Dokumentation.

Auf welche Probleme oder Probleme sind Sie beim Schneiden von Nickel oder seinen Legierungen gestoßen? Teilen Sie Ihre Erfahrungen.