_i-PAC 12-2
Keramika pro tepelně odolné
super slitiny (HRSA)
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
Aplikace ve frézování
01 Požadavky trhu
02 Stav vývoje
03 Specifikace produktu
04 Walter Keramika WIS10 a WWS20
05 frézování keramikou
06 Výsledky testů
07 Reference
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
01 – Požadavky trhu
800 – 1200 MW
2000: 580 °C
1000 – 1500 MW
2010: 650 °C
2020: 725 °C
Trendy ve vývoji turbín
1200 – 1800 MW
Materiál lopatek dle ISO skupin
Maximalizace teplotní efektivity
→ Pturbine, inlet / pinlet
→ Tturbine, inlet / Tturbine, exit
2000
2010
2020
Trend
Potential
Maximalizace jednotky tlaku
→ Pturbine, inlet / pinlet
K
300
300
0
0%
Maximalizace teploty při vstupu
Minimalizace teploty na výstupu
P
7.700
6.800
6.300
70%
M
1.000
800
1.200
13%
S
0
1.100
1.500
16%
Source: own calculations
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
02 – Stav vývoje
• Tělesa:
–
–
–
–
vývoj vlastního inovačního nástroje
konstrukce pro pozitivní a negativní VBD
upínání klínem zamezuje mikro-vibracím i za vysokých otáček
upínání Screw-fit pro minimální házivost
• VBD:
– zaměření na RNGN1207... v prvním stádiu
– optimalizace a vývoj řezné hrany
• Další vývoj:
–
–
–
–
–
–
probíhají testy na univerzitě Zwickau
test lopatek na bázy Ni-slitin (Nimonic 80A)
optimalizace řezných parametrů v závisloti na materiálu obrobku
získány první praktické zkušenosti u zákazníků
momentálně probíhají testy u Walter společností = WTR, WCN, WJP, WEX, WDE
zaměření na konkurenci jako Kenna, NTK, Greenleaf, Ceramtec
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
03 – Specifikace produktu
• Tělesa ve vývoji/výrobě:
–
–
–
–
–
–
–
Průměr 25, 32, 40 a 50
Tělesa pro pozitivní a negativní VBD
pro velikosti 06, 09 a 12
počet zubů: 3 a 4
klínové upínání
upnutí Screw-fit
na poptávku přes VBI
• VBD:
– Standardy s i-PAC 12-2:
– RNGN120700E WIS10
– RNGN120700E WWS20
– RNGN120700T01020 WWS20
– RNGN120700T01020 WWS20
– ostatní VBD na poptávku přes VBI
– dodávka speciálních VBD 4 až 6 týdnů
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
03 – Specifikace produktu
rozhraní Screw-fit
Da = 25 – 50 mm
lůžko pro
RNGN1207…
klínové upínání
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
04 – Walter keramika WIS10 a WWS20
odolnost proti teplotním šokům
SiAlON ceramic
WWS20
stabilita obrobku
Podmínky obrábění
WIS10
Whisker-reinforced
Al2O3 + SiCw
odolnost proti vrubovému opotřebení
objemová houževnatost
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
05 – frézování keramikou
Layers machined
RNGN120700T01020
Z = 4, Da = 50, vc = 1.000 m/min, ae = 24 mm, fz = 0,10 mm,
ap = 1,5 mm, dry, Material: Nimonic 80A
6
nesousledné fréz.
5
4
sousledné fréz.
3
2
1
0
WWS20
Grade X
WIS10
WWS20
Grade X
WIS10
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
05 – frézování keramikou
Layers machined
RNGN120700T01020
Z = 4, Da = 50, vc = 1.000 m/min, ae = 24 mm, fz = 0,10 mm,
ap = 1,5 mm, dry, Material: Nimonic 80A
7
6
5
4
3
2
1
0
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
05 – frézování keramikou
bez chlazení
−
−
−
s chlazením
užití vody způsobuje vylamování hrany VBD a snižuje životnost
zvyšuje se teplotní šok na hraně VBD , speciálně při vstupu a výstupu z obrobku
použití MQL (Minimum Quantity Lubrication) může přinést pozitivní účinek během obrábění
jako „snižovač“ teploty celé soustavy
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
05 – frézování keramikou
příliš nízká Vc
optimální Vc
vylomení řezné hrany
rovnoměrné opotřebení na hřbetě
RNGN120700E WIS10
Z = 4, Da = 50, vc = 800 m/min, ae = 24 mm, fz = 0,1 mm,
ap = 1,5 mm, Material: Nimonic 80A
RNGN120700E WIS10
Z = 4, Da = 50, vc = 1.000 m/min, ae = 24 mm, fz = 0,1 mm,
ap = 1,5 mm, Material: Nimonic 80A
−
−
příliš vysoká Vc způsobuje neúnosnou teplotu v oblasti mezi hranou a třískou a dochází k
vylomení řezné hrany
příliš nízká Vc způsobuje vylomení řezné hrany v důsledku vysoké tuhosti třísky
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
05 – frézování keramikou
příliš velký posuv
vylomení řezné hrany
RNGN120700E WIS10
Z = 4, Da = 50, vc = 1.000 m/min, ae = 24 mm,
fz = 0,14 mm, ap = 1,5 mm, Material: Nimonic 80A
−
−
optimální posuv
rovnoměrné opotřebení na hřbetě
RNGN120700E WIS10
Z = 4, Da = 50, vc = 1.000 m/min, ae = 24 mm,
fz = 0,1 mm, ap = 1,5 mm, Material: Nimonic 80A
příliš vysoký posuv způsobuje nadměrnou teplotu v oblasti řezu a způsobuje vylomení
řezné hrany či nadměrné opotřebení na hřbetu
korektní posuv na zub je dán aktuálním Kappa a odpovídajícím průřezem střední třísky hm
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
05 – frézování keramikou
→
→
Ap pro jednotlivé
VBD v mm
úhel
záběru
1,5 mm < ap < 2,5 mm
40°
< κ < 50°
Chipping of the
cutting edge– high
cutting pressure
Depth of cut
to insert size
ratio
Doporučená Vc
Cold work hardening
of the workpiece
hloubka třísky a aktuální
Text úhel Kappa
→ 800 m/min < vc < 1.200 m/min
→
0,08 mm < fZ < 0,12 mm
fZ x sinκ
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
05 – frézování keramikou
Vstupní strategie 1: redukce posuvu
fz
2 mm
fz
Vstupní strategie 2: zanoření do řezu
0.5 x fz
Programovaný
rádisu:
→ 0.5 x Da + 2 mm
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
• Zákazník:
– Alstom Birr
• Obrobek:
– turbínová lopatka
• Material:
– Nimonic A101, obrábění za sucha
• Stroj:
– Starrag Heckert HX151, HSK63
• Upínání:
– stabilní, upnuto mezi sklíčidlem a koníkem
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
• Obráběcí strategie:
– podélné frézování a zapichování
• základní tělesa:
– Kennametal D 63, Z = 4 pro podélné frézování
– Kennametal D 50, Z = 3 zapichování
• VBD:
– testovací VBD od Jürgen Daub
• řezné parametry:
– podélné frézování:
– ap = 3 - 4 mm
– ae = 10 - 63 mm
– vc = 800 m/min
– fz = 0,08 mm
– zapichování:
– ap = 2 - 3 mm
– ae = 50 mm
– vc = 970 m/min
– fz = 0,05 mm
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
Longitudinal roof milling
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
• Podélné frézování:
– životnost: 1 lopatka, th = 5,6 min
– poznámka: VBD nebylo možné otočit díky vylomení
– konkurent: životnost 1 lopatka, ale bez vylomení řezné hrany
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
• Zapichování:
– životnost: 1 lopatka, th = 4,7 min
– konkurent: stejná životnost
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
• Zákazník:
– Alstom Bexbach
• Obrobek:
– stacionární lopatka
• Material:
– Nimonic M101 atmosfericky tvrzený
– Re = 1.100 N/mm²
• Stroj:
– Starrag HX151, HSK63
• Obráběcí strategie:
– chlazení vzduchem, T = 0°C
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
• Těleso:
– D 63, Z = 4
• Konkurence:
– Kennametal, Kyocera, Ceramtec
• VBD:
– RNGN1207
– SiAlON
• řezné parametry:
–
–
–
–
ap = 2,5 mm
ae = 35 mm
vc = 700 m/min
fz = 0,06 mm
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
1 lopatka
VBD
neuspěla
VBD
neuspěla
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
• Fakta a čísla:
– Produkt:
různorodé komponenty pro olejářský a plynový
průmysl
– Obrat s Walterem :
200.000 €
– Potenciál:
odhadem 750.000 – 1.000.000 €
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
•
Obrobek
•
Material
•
Stroj
– skříň ventilu
– Inconel 625
– povrchová vrstva po svařování
– rozdílná hloubka řezu 6 až 25 mm
38 mm
– Mandelli Thunder 630
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
Stellram řešení
WALTER řešení
•
Nástroj/VBD
•
Nástroj/VBD
•
řezné parametry
•
řezné parametry
•
životnost
•
životnost
•
poznámka
•
poznámka
– 7792 VXD 12 High Feed
– XDLT120508ER-D41 SP6519
– Ø52 / Z4
–
–
–
–
ap = 1,0 mm
ae = 6,0 mm
vc = 245 m/min
fZ = 0,09 mm
– 1 part
– 38 cycles
– 31 meters
– za mokra
– F2334-5829136
– RNGN120700E WIS10
– Ø50 / Z4
–
–
–
–
ap = 1,3 mm
ae = 6,0 mm
vc = 900 m/min
fZ = 0,06 mm
– 1 parts
– 30 cycles
– 31 meters
– za sucha
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
06 – Výsledky testů
Cutting costs
Machining cost per batch [€]
Competitor
Walter
Tool life/edge: 1 part
Tool life/edge: 1 parts
Cutting costs/batch: € 320
Cutting costs/batch: € 256
6 000
5 000
Savings: € 64 per batch
4 000
Machining costs
3 000
Competitor
Walter
Hourly rate of the machine =
€ 80
Hourly rate of the machine = €
80
2 000
32 pieces/batch
32 pieces/batch
1 000
120 Minutes contact
time/piece
16 Minutes contact time/piece
Machining costs/piece €160
Machining costs/piece
€ 23
Machining costs/batch
€ 5.120
Machining costs/batch
€ 683
Savings: € 4.450 per batch
0
Competitor
Walter
Total savings: € 4.500 per batch !!
© by Walter AG
Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)
07 – Reference
•
Katalog:
není v novém katalogu 2012
•
Letáky:
Novinky 2012-2
•
Lotus Notes:
Branch Management Corner
Energy/Trainings/i-PAC 12-2
•
Start prodeje:
VBD: říjen
Tělesa: speciál přes VBI
© by Walter AG
Děkuji za pozornost.
© by Walter AG
Download

Keramika pro tepelně odolné super slitiny (HRSA)