_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
