インコネル７１３Cの旋削加工
山口県産業技術センター 香川正信、前田秀治、池田悟至
要 旨
こ れまで加工データが乏しいとされるインコネル７13Cの高温硬度と切削抵抗を調べ難削性の要因を検討した。更に入手可能な工具材種で旋削加工した場合の工 具損傷形態と摩耗幅の比較から最適な工具材種を選定するとともに、特に横切れ刃境界部の損傷に注目してCBN工具による短時間高速切削試験を行った。その 結果、300m／minの高切削速度域で境界摩耗幅、逃げ面摩耗幅が減少する結果が得られ、高速切削の可能性が確認された。
１．はじめに
インコネル７13Cは鍛造性の制約を取り去り、高温強化に効果的なγ’相を増量し高温強度を特に増したNi基超耐熱合金である。鋳造性、耐酸化性、高温強 度がバランスよく優れていることから主用途のガスタービン翼ばかりでなく一般用途にも多く使われはじめた。しかし加工データに乏しく用途の拡大にともなっ て適切な加工情報の提供が望まれるようになってきている。
本研究は、インコネル７13Cの高温硬度、切削抵抗の特徴を明らかにした。また旋削加工における工具材種の適用性を検討し、そして横逃げ面境界損傷に注目してCBN工具による高速切削の可能性を探った。
２．実験方法
被削材はインコネル７13C（As Cast、Hv339、￠90Ⅹ50）である。これに￠40mmの穴を中グリ加工し、普通旋盤（昌運工作所、HB500、11KW）にチャックとライブセ ンターで保持した治具に通し、ねじで固定した。旋削実験は長手外径旋削した。その他の実験条件はその都度文中で述べる。
３．実験結果
３．１ 高温硬度
図1に温度による硬度の変化を示す。測定は高温ビッカース硬度計（明石製作所、AVK-
HF） を使用し、試料サイズは￠10xt5mm、荷重は5Kgfである。図からインコネル７13Cは800°Cの高温度域でもHv300を維持した。普通の炭素 鋼では再結晶温度（500°C付近）を越えると急激に強度が低下するが、これと比較してもインコネル７13Cの耐熱性が
伺える。そのため、インコネル７13Cの切削加工では被削材の高温軟化現象を利用して工具材との硬度差を大きくとる加工方法を選択することは容易でなく、その意味において難削性が高い
３．２ 切削抵抗
図2は切削速度と切削抵抗の関係である。3分力切削動力計（キスラー、9257B）、データレコーダ（TEAC、RD－135T）、ペンレコーダ （YEW、3057）で測定した。工具は超硬K20（TNGA160408、ホーニング無）を使用し、ホルダ（CTGNR2020）に固定した。切削速度 Ｖ＝5.91～205m／min、切込みd＝0.5mm、送りf＝0.1mm／revの条件で乾式旋削した。インコネル７13Cの切削抵抗は切削速度増加 に伴い急減し、切削速度27m／min付近でその減少は緩やかになった。SUS304に比べて切削抵抗は大きく、難削性が伺える。切削抵抗が小さいほど工 具損傷に及ばす影響も少なくなるから、インコネル７13Cの旋削加工においては切削速度20m／min以下での加工は好ましくない。SUS304の切削抵 抗で、切削速度18m／min付近で見られる極値現象は構成刃先の影響と思われる。一方、インコネル７13Cにも切削速度27m／min付近に極値現象ら しきものが現れるもののSUS304ほど顕著ではない。しかし、図示していないが、この切削速度域で切削抵抗波形に構成刃先の生成脱落を思わせる変動成分 が記録されたこと、更に仕上げ面粗さが劣化したことから、インコネル713Cにも構成刃先生成の可能性が高いと考える。なお、切削速度90m／min以上 になると超硬K20では短時間で切削不能になり、切削抵抗が測定できなくなった。
３．３ 最適工具材種
図3に最適工 具材種の検討結果を示す。ホルダ形状；WTENN2020K、チップ形状；TNGA160408（ホーニング無）。図中のK10、K20、M10、 P10、MA（超微粒）は超硬を、Cermet：A（TiC―TiN－TaC－WC系）、Cermet：B（TiC－TaC系）はサーメットを、
CoatA（TiC 系）はコーティングを、Ceramic：A（AL2O3系）はセラミックスを示す。切削速度27m／min、送りf＝0.1mm／rev、切込み d＝0.5mmの条件で1分間の乾式旋削を行い、横逃げ面境界摩耗幅（VN）、最大摩耗幅（VBmax）を測定した。Cermet：Bを除く何れの工具も 境界摩耗が著しく発生した。インコネル７13Cの難削性の特徴が伺える。
実験の範囲内で、最適工具材種は摩耗が少ない超徹粒子超硬MAであった。この工具は高靭性であることから、耐熱合金の特徴である凝着に起因する損傷に抵抗を示したものと考えられる。ただ、本工具の耐熱性は高くないので高速加工には適用できない。
３．４ 高速切削の可能性
特に境界部の損傷に注目し、CBN工具と湿式加工を併用した高速切削の可能性を調べた。ホルダ；MSBNR2020K12、チップ；SNGA120408 を使用し、CBN工具はA社（セラミックスバインダ－）を使った。送り0.1mm／rev、切込み0.5mmの条件で、切削油剤（エマルジョン、EP剤、 1：15、ノズル給油1.51／min）を使用し湿式旋削した。切削距離60m加工後、横逃げ面最大摩耗幅（VBmax）と境界摩耗幅（VN）を測定し た。結果を図4に示す。切削速度の増加に従いVBmaxおよびVNともに減少し、しかも両摩耗幅の差が少なくなり、いわゆる正常な摩耗形態に近づくことが わかる。これは短時間の結果であるが、切削速度300m／min以上での高速切削の可能性が見いだされた。
なお、切削速度200m／minを越えると切削部は赤熱状態を呈するようになり、切り屑も飛散するのでカバーなどの安全対策が必要となる。
４．おわりに
（1）インコネル７13Cの高温硬度、切削抵抗の特徴を検討した。
（2）インコネル７13Cは実験した工具材種すべてに横逃げ面境界摩耗が著しく発生した。超微粒超硬合金MAの境界摩耗幅が少なく、低速度域で本加工に適している。
（3）CBN工具と湿式切削を併用したところ、切削速度が高くなるにしたがい横逃げ面境界摩耗、最大逃げ面摩耗幅がともに減少する。このことにより切削速度300m／min以上の高速切削の可能性が確認された。
図1 温度による硬度の変化
|
図2 切削速度による切削抵抗の変化
図3 各種工具材種によるIncone1 71３Cの切削
|
図４ 切削速度によるCBN工具摩耗の変化
Bewise Inc. www.tool-tool.com Reference source from the internet.
歡迎來到Bewise Inc.的世界，首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力，我們是提供專業刀具製造商，應對客戶高品質的刀具需求，我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求，我們有能力達到非常卓越的客戶需求品質，這是現有相關技術無法比擬的，我們成功的滿足了各行各業的要求，包括：精密HSS DIN切削刀具、協助客戶設計刀具流程、DIN or JIS 鎢鋼切削刀具設計、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 航太切削刀具,NAS航太刀具設計、超高硬度的切削刀具、醫療配件刀具設計、複合式再研磨機、PCD地板專用企口鑽石組合刀具、粉末造粒成型機、主機版專用頂級電桿、PCD V-Cut刀、捨棄式圓鋸片組、粉末成型機、主機版專用頂級電感、’汽車業刀具設計、電子產業鑽石刀具、木工產業鑽石刀具、銑刀與切斷複合再研磨機、銑刀與鑽頭複合再研磨機、銑刀與螺絲攻複合再研磨機等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計；從微細刀具到大型刀具；從小型生產到大型量產；全自動整合；我們的技術可提供您連續生產的效能，我們整體的服務及卓越的技術，恭迎您親自體驗！！
BW Bewise Inc. Willy Chen willy@tool-tool.com bw@tool-tool.com www.tool-tool.com skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 http://www.tool-tool.com / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan
Welcome to BW tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users’ demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. BW product including: cutting tool、aerospace tool .HSS DIN Cutting tool、Carbide end mills、Carbide cutting tool、NAS Cutting tool、NAS986 NAS965 NAS897 NAS937orNAS907 Cutting Tools,Carbide end mill、disc milling cutter,Aerospace cutting tool、hss drill’Фрезеры’Carbide drill、High speed steel、Compound Sharpener’Milling cutter、INDUCTORS FOR PCD’CVDD(Chemical Vapor Deposition Diamond )’PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) ’Core drill、Tapered end mills、CVD Diamond Tools Inserts’PCD Edge-Beveling Cutter(Golden Finger’PCD V-Cutter’PCD Wood tools’PCD Cutting tools’PCD Circular Saw Blade’PVDD End Mills’diamond tool. INDUCTORS FOR PCD . POWDER FORMING MACHINE ‘Single Crystal Diamond ‘Metric end mills、Miniature end mills、Специальные режущие инструменты ‘Пустотелое сверло ‘Pilot reamer、Fraises’Fresas con mango’ PCD (Polycrystalline diamond) ‘Frese’POWDER FORMING MACHINE’Electronics cutter、Step drill、Metal cutting saw、Double margin drill、Gun barrel、Angle milling cutter、Carbide burrs、Carbide tipped cutter、Chamfering tool、IC card engraving cutter、Side cutter、Staple Cutter’PCD diamond cutter specialized in grooving floors’V-Cut PCD Circular Diamond Tipped Saw Blade with Indexable Insert’ PCD Diamond Tool’ Saw Blade with Indexable Insert’NAS tool、DIN or JIS tool、Special tool、Metal slitting saws、Shell end mills、Side and face milling cutters、Side chip clearance saws、Long end mills’end mill grinder’drill grinder’sharpener、Stub roughing end mills、Dovetail milling cutters、Carbide slot drills、Carbide torus cutters、Angel carbide end mills、Carbide torus cutters、Carbide ball-nosed slot drills、Mould cutter、Tool manufacturer.
ようこそＢｅｗｉｓｅ Ｉｎｃ.の世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな
情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。
弊社は専門なエンド・ミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ、
豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。
弊社は各領域に供給できる内容は：
（３）鎢鋼エンド・ミル設計
（４）航空エンド・ミル設計
（５）超高硬度エンド・ミル
（７）医療用品エンド・ミル設計
弊社の製品の供給調達機能は：
（４）オートメーション整備調達
弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。
Bewise Inc. talaşlı imalat sanayinde en fazla kullanılan ve üç eksende (x,y,z) talaş kaldırabilen freze takımlarından olan Parmak Freze imalatçısıdır. Çok geniş ürün yelpazesine sahip olan firmanın başlıca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kalıpçı Frezeleri, Kaba Talaş Frezeleri, Konik Alın Frezeler, Köşe Radyüs Frezeler, İki Ağızlı Kısa ve Uzun Küresel Frezeler, İç Bükey Frezeler vb. şeklinde sıralayabiliriz.
BW специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт www.tool-tool.com для получения большей информации.
BW is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web www.tool-tool.com for more info.
留言列表
