OEM Обработка высокотемпературных сплавов

Когда слышишь про OEM обработку высокотемпературных сплавов, многие сразу думают про жаропрочные никелевые группы — и это верно, но не полностью. На деле даже внутри одной марки, скажем, ХН77ТЮР или ЭИ929, бывают такие отклонения по структуре литья, что приходится на ходу менять подход к резанию. У нас в ООО Далянь Синьцзиян Индустрия с 1993 года накопили не один случай, когда параметры из справочника просто не работали.

Подготовка и нюансы материалов

Помню, как в 2015 году пришла парсия сплава ЖС6У — вроде бы стандартная, но при анализе выяснилось, что содержание алюминия выше нормы. Это сразу сказалось на стойкости инструмента: пластины изначально брали Т15К6, а они тупились после 3–4 минут. Пришлось срочно переходить на керамику, но и тут не всё гладко — керамика даёт выкрашивание, если подача больше 0,12 мм/об.

Кстати, про подачи. Многие технологы до сих пор пытаются экономить на скорости резания, увеличивая подачу. С высокотемпературными сплавами это почти всегда провал: вместо экономии получаешь мгновенный износ и брак. Лучше медленнее, но стабильнее — особенно для ответственных деталей типа турбинных лопаток.

Ещё один момент — это подготовка заготовки. Если сплав поставляется с обечайкой или поковкой, то часто на поверхности остаётся окалина. Её нельзя просто снять фрезой — абразивные частицы забивают направляющие станка. Мы в цехе с постоянной температурой всегда делаем предварительную очистку дробеструйкой, но только мягкой фракцией, чтобы не создавать микротрещин.

Особенности обработки на ЧПУ

Наши обрабатывающие центры, например DMG MORI CTX beta 1250, вроде бы подходят для твёрдых сплавов, но с высокотемпературными пришлось дорабатывать систему охлаждения. Штатная подача эмульсии не всегда успевает отводить тепло — особенно при глубоком сверлении. В итоге установили дополнительный насос с фильтром тонкой очистки, и это снизило процент брака на 7%.

Программирование — отдельная тема. G-коды для высокотемпературных сплавов часто требуют нелинейных подходов. Например, при фрезеровании пазов в сплаве ЭП866 я заметил, что стандартный цикл G83 ведёт к вибрациям. Пришлось разбивать на этапы: сначала сверло диаметром 3 мм на малой скорости, потом рассверливание до 8 мм с постепенным увеличением подачи.

Особенно сложно с тонкостенными элементами. Для лопаток газотурбинных двигателей мы используем жёсткие люнеты собственной разработки — без них биение достигает 0,05 мм, а допуск всего 0,01. Даже температура рук оператора влияет на результат, поэтому в цехе поддерживается 20±1°C.

Контроль качества и измерения

Трёхкоординатные измерительные машины в нашем сборочном цехе — это конечно спасение, но и они не идеальны. Например, при проверке лопаток из сплава ВЖЛ1 после механической обработки выявлялась упругая деформация — деталь ?вспоминала? первоначальную форму через 2–3 часа после снятия с станка. Теперь мы выдерживаем все детали сутки перед финальным замером.

Ещё одна проблема — тепловое расширение во время контроля. Если деталь только что из цеха, даже переход по коридору в 20 метров уже меняет геометрию на 2–3 микрона. Поэтому мы перенесли измерительную машину прямо в цех с постоянной температурой, хотя это и дорого обошлось.

Микротвёрдость — отдельный головняк. Для сплавов типа ХН55ВМТФКЮЛ мы должны проверять не только поверхность, но и внутренние зоны. Разрезаем случайные детали из партии и делаем шлифы — иногда видим неравномерность распределения карбидов, что говорит о нарушениях в термообработке.

Практические случаи и ошибки

Был у нас заказ на корпусные детали из сплава ЦЖС6К для авиационной промышленности. В техпроцессе стояла чистовая обработка резцом с радиусом 0,4 мм. Сделали — вроде бы всё по чертежу. Но при эксплуатации в узлах появились трещины. Оказалось, что малый радиус создавал концентраторы напряжений. Перешли на радиус 0,8 мм с меньшей подачей — проблема исчезла.

А вот с охлаждением иногда перегибали палку. Один раз для сплава ХН62МВКЮ попробовали криогенное охлаждение жидким азотом. Результат — трещины в 40% деталей. Выяснилось, что для этого сплава резкий перепад температур противопоказан. Вернулись к обычной эмульсии с добавлением антикоррозионных присадок.

Инструмент — вечная головная боль. Для сплава ЭИ868 мы тестировали разные покрытия: TiAlN, AlCrN, Diamond. Лучше всего показал себя AlCrN, но только при определённых режимах — скорость резания не выше 90 м/мин, иначе покрытие отслаивается. Зато стойкость повысилась в 3 раза по сравнению со стандартными вариантами.

Перспективы и выводы

Сейчас экспериментируем с аддитивными технологиями для высокотемпературных сплавов — не для создания деталей, а для ремонта. Например, наплавка сплава ЖС32 на изношенные поверхности турбин. Пока получается нестабильно: пористость достигает 12%, что недопустимо. Но для неответственных узлов уже применяем.

Главный вывод за годы работы: не бывает универсальных решений для OEM обработки высокотемпературных сплавов. Каждая партия, каждый станок, каждый оператор вносят коррективы. Даже в пределах нашего завода в Даляньской зоне два одинаковых обрабатывающих центра могут давать разницу в качестве до 15%.

Если смотреть на сайт https://www.xinjiyangongye.ru, там указано про 102 единицы оборудования — но это не просто цифры. Каждый станок мы подбирали под конкретные сплавы, некоторые ЧПУ вообще заточены только под жаропрочные группы. И это не роскошь, а необходимость — иначе конкуренцию не выдержать.