Inconelbewerking: soorten legeringen, toepassingen en bewerkingstips

Inconel-bewerking

Verschillende metalen en legeringen zijn compatibel voor CNC-bewerkingInconel is een van deze verspanende legeringen. Het is verkrijgbaar in verschillende kwaliteiten en is geschikt voor toepassingen die bestand moeten zijn tegen hoge mechanische belasting, extreme hitte en corrosieve omgevingen.  

Inconellegeringen staan ​​ook bekend als "superlegeringen" en bieden een hoge sterkte, taaiheid en corrosiebestendigheid. Ze zijn echter moeilijk te bewerken vanwege hun taaiheid en verhardingseigenschappen. 

Om Inconel te kunnen bewerken, is het daarom belangrijk dat u de eigenschappen, bewerkingsgraden, gereedschapsopties en mogelijke uitdagingen kent.

Wat is Inconel-legering?

Inconel-legering

Inconel is een nikkel-(Ni) en chroom-(Cr)legering met extra elementen zoals ijzer, molybdeen en koolstof in kleine hoeveelheden. Bovendien is het een bewerkt metaal dat hoge sterkte biedt bij hoge temperaturen en bestand is tegen oxidatie en corrosie. 

Afhankelijk van de specifieke Inconel-kwaliteit verschilt het aandeel nikkel, chroom en andere samenstellende metalen, wat ook van invloed is op de eigenschappen van de legering. Het nikkelgehalte varieert van 45 tot 75%, chroom van 14 tot 31%, molybdeen van 0 tot 17%, enzovoort. 

U kunt de kwaliteiten Inconel 625, 718, 600 en X-750 gebruiken als CNC-bewerkingsmaterialenDoor hun hoge treksterkte en vermoeiingslevensduur zijn ze geschikt voor uiteenlopende toepassingen, waaronder de lucht- en ruimtevaart, de scheepvaart, de automobielindustrie en de chemische verwerking.

Is Inconel moeilijk te bewerken? 

Ja, Inconel is moeilijk te bewerken in vergelijking met roestvrij staal, aluminium, koper en titanium. De hoge verharding, de extreme hitteontwikkeling, de hoge snijkracht en de hardheid van Inconel maken het moeilijk te bewerken. Dit betekent echter niet dat u deze legering niet tot complexe onderdelen kunt bewerken. 

Volgens de AISI-index heeft het een bewerkbaarheid van 12%, wat aanzienlijk lager is dan de 70% van roestvrij staal en de 15 tot 35% van titaniumlegeringen. 

Om Inconel-legeringen te bewerken, hebt u hardmetalen snijgereedschappen of gereedschappen met een harde coating zoals TiAlN nodig. Daarnaast is het instellen van de juiste snijkracht, diepte, voedingssnelheid en snijsnelheid essentieel. 

Wat maakt het bewerken van Inconel zo uitdagend?

Omdat de bewerkbaarheid van Inconel relatief lager is dan die van andere metalen en legeringen, zijn voor de bewerking van Inconel zorgvuldige overwegingen, geavanceerde technologieën en expertise vereist.

Laten we eens kijken naar de belangrijkste uitdagingen en welke factoren deze veroorzaken.

Werk verharding

Door de lage thermische geleidbaarheid slaan de inconellegeringen warmte op en hebben ze de neiging om snel en snel te verharden. Naarmate het verhardt, wordt het moeilijk te bewerken. 

Hoge snijkrachten

De taaiheid van Inconel vereist hogere snijkrachten, wat bijdraagt ​​aan de plastische vervorming en het materiaal kan vervormen of verdichten tijdens het verwijderen van spanen. Bovendien versnellen hogere krachten ook de gereedschapsslijtage.

Overmatige warmteontwikkeling 

Omdat Inconel stabiel blijft bij hoge temperaturen en niet wordt afgevoerd, ontstaat er een enorme hoeveelheid warmte die zich ophoopt op het gereedschap en het werkstuk. Dit maakt het moeilijk te bewerken. U hebt speciaal gereedschap en een effectief koelsysteem nodig. 

Afbuiging van werkmateriaal

Een andere uitdaging bij het bewerken van Inconel is het risico op doorbuiging van het werkstuk, wat leidt tot maatafwijkingen, een slechte oppervlakteafwerking en zelfs tot het mislukken van het project. Begrijp daarom de dynamiek van de machine en de hoge snijkrachten om het materiaal stevig vast te klemmen. 

Welke soorten Inconel zijn er voor CNC-bewerking?  

Inconel-bewerkingslegeringen

Sommige Inconel-soorten zijn beter bewerkbaar dan andere. Wat de ene soort onderscheidt, is de verhouding van nikkel, chroom en andere bestanddelen in de legeringssamenstelling.  

 Laten we de meest voorkomende Inconel-bewerkingskwaliteiten bespreken: Inconel 625, Inconel 600 en Inconel 718. 

Inconel 600-legering 

Deze legering bevat meer dan 72% nikkel en 14 tot 17% chroom. Het hoge nikkelgehalte maakt het zeer goed bestand tegen oxidatie onder zware bedrijfsomstandigheden. De austenitische microstructuren dragen vervolgens bij aan de thermische stabiliteit.

Het hogere nikkelgehalte verhoogt ook de verharding tijdens het bewerken. Daarom vereist de bewerking met Inconel 600 goede smering en speciaal gereedschap. 

Bovendien maken de sterkte, corrosiebestendigheid en goede lasbaarheid de 600-kwaliteit ook geschikt voor stansen en andere metaalvormprocessen. Voor het stansen van Inconel 600-metaal zijn harde matrijsgereedschappen nodig en kan het worden gevormd tot complexe plaatdelen.

• Voordelen: Goede verwerkingseigenschappen en harde austenitische structuur. 
• Uitdagingen bij het bewerken: Hoge verhardingssnelheid en warmteontwikkeling in het bewerkingsgebied.  

Inconel 625-legering 

Naast nikkel (≥ 58%) en chroom (23%) worden tijdens het gieten van Inconel 625 ook molybdeen, niobium en titanium toegevoegd. Hierdoor wordt Inconel 625 sterker dan 600 en biedt het een uitstekende vermoeiings- en kruipweerstand. 

Het bewerken van Inconel 625 is een grotere uitdaging vanwege de toevoeging van hard niobium aan de samenstelling. De gereedschapslijtage kan snel zijn, dus gebruik een geoptimaliseerde voedingssnelheid en snijsnelheid. 

• Voordelen: Superieure sterkte, uitstekende vermoeiingsweerstand in zware omstandigheden en goed lasbaar. 
• Uitdagingen bij het bewerken: Niobium- en molybdeencarbiden zorgen voor snelle slijtage van gereedschap en de ductiliteit maken het moeilijk om de spaanafvoer te controleren.

Inconel 718-legering 

Inco 718 bevat een kleinere hoeveelheid nikkel dan 600 en 625, ongeveer 50-55%, gevolgd door ~20% chroom en ~5.5% Nb+Ta. Het biedt een hoge mechanische sterkte bij hoge temperaturen, tot 705 °C. Deze legeringskwaliteit staat ook wel bekend als inconel voor de lucht- en ruimtevaart vanwege de superieure sterkte bij hoge temperaturen. 

Als je de bewerkbaarheid van Inconel 625 en 718 vergelijkt, is de kwaliteit Inconel 718 ook lastiger te bewerken. Het zorgt voor een hoge verharding tijdens het bewerken. Daarom heb je agressieve bewerkingsstrategieën nodig, zoals een stijve opstelling, hoge snijkracht en hardmetalen gereedschappen. 

• Voordelen:  Het behoudt zijn sterkte tot ~705 °C en is geschikt voor gebruik in de lucht- en ruimtevaart en voor intensief gebruik.
• Uitdagingen bij het bewerken: Een verhardingssnelheid groter dan 600 vereist een rigide opstelling en agressief snijden

Inconel CNC-bewerkingsprocessen

Inconellegeringen zijn compatibel met talloze CNC-bewerkingsprocessen, waaronder frezen, draaien, boren en vonken. Elk van deze processen kan meerdere bewerkingen uitvoeren om het inconelwerkstuk vorm te geven. 

Laten we de vier belangrijkste CNC-bewerkingsprocessen van Inconel bespreken:

Inconel CNC-frezen 

Inconel Frezen

Voor het frezen van Inconel worden CNC-freesmachines of bewerkingscentra gebruikt, die meerdere bewerkingen kunnen uitvoeren en complexe 3D-vormen kunnen vervaardigen. Een hoge voeding per tand met radiale gereedschapsaangrijping wordt aanbevolen voor Inconel. CNC frezenFrezen omvat dus het vlakken, profileren, sleufsnijden, draadsnijden, enz. 

U kunt volhardmetalen frezen gebruiken die gecoat zijn met PVD TiAlN of AlTiN voor Inconel-werkstukken. Dit helpt de hardheid van het gereedschap te behouden bij hoge snijtemperaturen. 

De complexiteit van onderdelen hangt af van de assen en de algehele mogelijkheden van de machine. A 3-assig CNC-frezen maakt eenvoudige 3D-vormen, terwijl een 5-assig CNC-freescentrum complexe onderdelen van superlegeringen maakt met ingewikkelde interne kenmerken. 

Inconel CNC-draaien 

Inconel draaien

CNC-afstelling is bedoeld voor cilindrische onderdelen, zoals assen, staven, schouders en profielen. Het omvat het verwijderen van materiaal van een roterende Inconel-staaf met behulp van een computergestuurd programma. Draaien kan meerdere bewerkingen uitvoeren met draaigereedschappen, zoals enkelpuntsfrezen, boren, boorstaven, CNC-groefgereedschappenen ruimers. 

Gebruik voor het draaien van Inconel gematigde snijsnelheden, lagere voedingen en kleine snijdieptes. U kunt de snijdiepte echter verhogen terwijl u het oppervlak ruwt. Gebruik ondertussen scherpe snijplaten voor de afwerking. 

Inconel CNC-boren 

Boorgereedschap voor Inconel

Boren met Inconel vereist lange en harde coatingboren met een effectieve koelmiddelstroom en spaanmechanisme. Inconelfabrikanten gebruiken doorgaans hardmetalen boren met doorlopende koeling. U kunt beginnen met boren met een voedingssnelheid van 60-85 oppervlaktevoet per meter (SFM), maar verlaag zowel de voedingssnelheid als de snelheid voor diepe gaten. 

Als u verdere bewerkingen aan de geboorde gaten nodig hebt, zoals draadsnijden, tappen, uitboren en ruimen, kunt u beter CNC-machines gebruiken in plaats van handmatige machines. 

Inconel EDM-bewerking 

EDM-gesneden Inconel-onderdelen

EDM-bewerking omvat een contactloos materiaalverwijderingsproces, waardoor het harde Inconel-legeringen kan snijden, vormen en boren. In plaats daarvan vertrouwt EDM op een precieze elektrische ontlading die het materiaal smelt zonder direct contact tussen snijgereedschap en werkstuk. 

U kunt Inconel EDM gebruiken voor het maken van micro-elementen, kleine gaten, diepe holtes en 2D-snijwerk. In tegenstelling tot frezen en draaien is er geen sprake van gereedschapsslijtage. 

Beste praktijken voor Inconel-bewerking 

Omdat Inconel geen gemakkelijk te bewerken materiaal is, zijn er diverse overwegingen nodig wat betreft gereedschappen, bewerkingsvariabelen, materiaalverwijderingsproces en een stevige opstelling. 

Voor het bewerken van Inconel gebruiken wij de volgende best practices:

• Controleer regelmatig de slijtage van het gereedschap: Gereedschapsslijtage beïnvloedt de spaanvorming en vermindert de nauwkeurigheid. Controleer gereedschap daarom regelmatig en vervang het indien nodig. 
• Oplossing Inconel: De legering wordt verhit en direct afgekoeld. Hierdoor worden de korrelstructuren verfijnd, neemt de gereedschapsspanning af en wordt de spaanbeheersing verbeterd. 
• Gebruik keramische snijgereedschappen: Een van de beste manieren om verharding te verminderen is het gebruik van keramisch gereedschap. Hiermee kunt u continu Inconel-materiaal snijden.
• Zorg voor een consistente feed: De herhaaldelijke gereedschapsbewegingen veroorzaken een hogere hitteontwikkeling en leiden tot verharding van het werkstuk. Vermijd daarom 'pikboren' en zorg voor een constante en continue toevoer tijdens het boren. 
• Kies de juiste gereedschapsgeometrie: Gebruik scherp gereedschap met een positieve hoek en sterke randen. Dit minimaliseert de snijkrachten en voorkomt verharding van het werkstuk.
• Overweeg nabewerking: Afhankelijk van de vereisten voor nauwkeurigheid, oppervlakteafwerking en mechanische eigenschappen, kunt u nabewerking overwegen zoals CNC-slijpbewerkingsdienstenen warmtebehandelingen. 
• Gebruik hogedrukkoelvloeistof: Een continue koelmiddelstroom is essentieel tijdens het bewerken van Inconel om hitteopbouw te voorkomen en spaanafvoer te verbeteren, een stijve opstelling te garanderen door de gereedschapsoverhang te minimaliseren en het werkstuk stabiel vast te klemmen.

Gereedschappen voor Inconel-bewerking

Zoals eerder vermeld, heeft u vanwege de snelle uitharding en de geringe bewerkbaarheid van Inconel speciaal gereedschap met een harde coating nodig. 

De onderstaande tabel geeft een overzicht van de meest gebruikte gereedschappen voor inconelbewerking:

Toepassingen van Inconel CNC-bewerking

CNC-gefreesde Inconel-artikelen

CNC-gefreesde Inconel-onderdelen worden gebruikt in onder meer de lucht- en ruimtevaart, de automobielindustrie, de energie- en gasindustrie, de maritieme sector, de kernenergiesector en de chemische verwerking. 

De onderstaande tabel geeft aan waarom inconelbewerking in deze industrieën nuttig is, met voorbeelden:

Lees verder: 5-assige CNC-machines

Inconel-bewerkingskosten 

De kosten voor het bewerken van inconel zijn doorgaans hoger dan de kosten voor het bewerken van aluminium, staal, koper en andere materialen met een hogere bewerkbaarheid. Een eenvoudig bewerkingsproject kan meer dan € 1000 kosten en loopt aanzienlijk hoger op voor complexe en grote inconelonderdelen. 

De exacte bewerkingskosten kunnen echter variëren afhankelijk van factoren zoals het type legering, het bewerkingsproces, de verhardingssnelheid van het werkstuk, de apparatuur die voor het proces wordt gebruikt, het benodigde gereedschap, enzovoort. 

Heeft u Inconel-bewerkingsonderdelen nodig? Neem contact op met ProleanTech

Zoals we bespraken, vereist het bewerken van Inconel-legeringen een diepgaand begrip van hun eigenschappen en strategieën om de beperkte bewerkbaarheid aan te pakken. Daarom heb je expertise en geavanceerde CNC-machines nodig om de Inconel-onderdelen nauwkeurig te vervaardigen.

At ProleanTechhebben we meer dan tien jaar ervaring in het verwerken van Inconel-legeringen en andere moeilijk te bewerken materialen. Onze CNC-bewerkingsdiensten omvatten gedetailleerde planning van het gereedschaps- en bewerkingsproces om nauwkeurige resultaten te leveren.  

Voor meer informatie of een offerte voor uw project kunt u uw ontwerp uploaden en krijgen een offerte. 

Conclusie 

Het bewerken van Inconel is een uitdaging vergeleken met andere CNC-materialen. De belangrijkste problemen zijn de hoge werkverharding, de hardheid, de gereedschaps- en bewerkingsvariabelen. Door deze problemen aan te pakken, kunt u korte cyclustijden, de gewenste nauwkeurigheid en afwerking realiseren, terwijl de standtijd wordt verlengd. 

U hebt speciaal gereedschap nodig met een harde coating, optimale voeding en snelheid, en een continu koelsysteem. Zo kunt u naadloos snijden, frezen, draaien en boren in Inconel-legeringen. 

Als u de bewerking van inconel-onderdelen uitbesteedt, beoordeel dan de mogelijkheden van Fabrikanten van CNC-bewerkingsmachines vóór het contract, zoals de inconellegeringen die ze kunnen bewerken, de precisie die ze kunnen bieden, de complexiteit en de financiële gevolgen. 

FAQ's

Waarom is Inconel moeilijk te bewerken?

De lage thermische geleidbaarheid van Inconel zorgt ervoor dat warmte zich ophoopt tijdens het bewerken. Dit veroorzaakt verharding van het materiaal en maakt het materiaal moeilijk te bewerken. 

Hoe verwerkbaar is Inconel?

Inconel is minder goed bewerkbaar dan staal en aluminium; het heeft een AISI-bewerkbaarheid van 12%. 

Welke materialen kunnen niet met een CNC-machine worden bewerkt?

Materialen die extreem broos en schurend zijn, zoals sommige keramieksoorten en glas, kunnen niet CNC-bewerkt worden. Ook zeer zachte materialen zoals schuim kunnen niet bewerkt worden.

Is Inconel 625 moeilijk te bewerken?

Ja, Inconel 625 is moeilijk te bewerken vanwege de hardheid en de verharding. Het kan echter wel bewerkt worden met hardmetalen gereedschappen met een harde coating. 

Wat zijn de nadelen van Inconel?

Nadelen van Inconel zijn de slechte bewerkbaarheid, snelle slijtage van gereedschap, het risico op bot gereedschap, slechte warmteoverdrachtseigenschappen en de materiaalkosten.