Maßgefertigte 5-Achs-Präzisionsteile aus Nickellegierungen
Übersicht
XCM CNC bietet die 5-Achsen-Bearbeitung von Nickellegierungen für Laufräder, konturierte Gehäuse und komplexe Bauteile mit abgewinkelten Bohrungen, geneigten Flächen und in verschiedene Richtungen verlaufenden Befestigungsflächen. Zu den gängigen Werkstoffsorten zählen Inconel 625, Inconel 718, Hastelloy C-276 und Monel 400. Die Anfahrrichtungen der Werkzeuge und die Aufspannung werden vor der Bearbeitung anhand des 3D-Modells geprüft. Aufträge sind bereits ab 1 Stück möglich, wobei die Lieferzeiten je nach Komplexität und Stückzahl des Teils in der Regel 10 bis 15 Tage betragen.
Kernkompetenzen
- Materialien: Inconel 625, Inconel 718, Hastelloy C-276, Monel 400; Spezifikation und Lieferzustand gemäß Zeichnung
- Verträglichkeit: +/-0,003 mm (+/-0,00012 Zoll), Genauigkeit IT5 oder IT6, +/-0,01 mm Wellen-/Bohrungspassungen; h6/H7 verfügbar
- Oberflächenbehandlung: Feinbearbeitete Oberflächen Ra 1,6 µm; die Oberflächenqualität bei gekrümmten Flächen hängt vom Zugang für das Werkzeug und vom 3D-Modell ab
- GD&T: Profil einer komplexen Oberfläche mit einer Genauigkeit von 0,02 mm bezogen auf das 3D-Modell und den Bezugspunkt, geprüft mittels CMM, 3D-Scan oder Profilmessung
- Maximale Größe: 5-Achsen-Bearbeitung mit Abmessungen von bis zu 800 x 600 x 900 mm; es gelten die Ausrichtung der Spannvorrichtung und des Werkstücks
- Oberflächenbehandlung: Im bearbeiteten Zustand mit abgeschrägten scharfen Kanten (0,1 mm); weitere Bearbeitungen je nach Legierungssorte und Zeichnung
- Thema: Innengewinde ab M1,4, Außengewinde ab M2,0; Prüfung auf Funktionsfähigkeit der Gewinde mittels Go/No-Go-Lehren oder Ringlehren
- Präzisionsgrenze: Laufraddurchmesser bis zu 800 mm; Schaufeldicke ab 0,6 mm, unter Berücksichtigung von Verformung, Schwingungen und Werkzeugsteuerung
Werkzeugzugänglichkeit bei Freiformflächen aus Nickellegierungen
Die Oberflächen der Laufradschaufeln, die konturierten Gehäuse und die geneigten Montageflächen weisen in unterschiedliche Richtungen. Bei der fünfachsigen Bearbeitung wird die Ausrichtung der Werkzeugachse entlang der Oberfläche angepasst, um einen geeigneteren Anfahrweg zu gewährleisten und Umrüstvorgänge zur Neuausrichtung zu reduzieren. Die bearbeitbaren Bereiche hängen von der Werkzeuglänge, der Aufspannung und möglichen Kollisionen mit dem Modell ab. Kleine, geschlossene Durchgänge und scharfe Innenecken unterliegen werkzeugbedingten Einschränkungen. Der minimale Innenradius bei der Endfräsbearbeitung beträgt R0,5 mm; für perfekt scharfe Ecken ist EDM oder eine Konstruktionsanpassung erforderlich.
Dünne Schaufeln in Laufrädern aus Nickellegierungen
Der Durchmesser des Laufrads kann bis zu 800 mm betragen, bei einer Mindestdicke der Schaufeln von 0,6 mm. Dünnere Schaufeln sind anfälliger für Verformungen durch Schnittkräfte und Wärme, insbesondere da Nickellegierungen leicht kaltverfestigen. Um eine Dicke von 0,6 mm zu erreichen, ist eine abgestimmte Steuerung von Verformung, Rattern und Werkzeugstrategie erforderlich, wobei die Fräsbahn unter Berücksichtigung des Laufraddurchmessers, der Profilanforderungen und der Aufspannung bewertet wird.
Bearbeitungsmerkmale in mehreren Richtungen an Nickellegierungsteilen
Separate Rüstvorgänge für schräge Bohrungen, geneigte Flächen und räumliche Montageflächen führen zu Fehlern bei der Bezugspunktübertragung hinsichtlich der Bohrungspositionen und Flächenbeziehungen. Durch die fünfachsige Bearbeitung lassen sich diese Merkmale in weniger Rüstvorgängen fertigstellen. Die maximale Größe für die Bearbeitung mehrerer Flächen in einem Rüstvorgang beträgt 600 x 1200 x 500 mm. Für Präzisionsanforderungen von +/-0,003 mm oder IT5/IT6 werden zeichnungs- und anforderungsbasierte CNC-Fräswege mit den erforderlichen Nachbearbeitungsschritten verwendet.
Konturprüfung von Nickellegierungen
Die Toleranz für komplexe Oberflächenprofile beträgt 0,02 mm, wobei die Abnahme auf dem Modell CAD und den festgelegten Bezugspunkten basiert. Die entsprechenden Oberflächen können durch eine CMM-Messung, 3D-Scannen oder eine Profilprüfung überprüft werden. Fertige gefräste Befestigungs- und Kontaktflächen können eine Rauheit von Ra 1,6 µm erreichen. Die Anforderungen an gekrümmte Oberflächen hängen vom Werkzeugzugang und der Richtung der Werkzeugspuren ab; bitte kennzeichnen Sie die spezifischen Bereiche in der Zeichnung.
Technische Daten
| Produktname | Maßgefertigte 5-Achs-Präzisionsteile aus Nickellegierungen |
|---|---|
| Hersteller | XCM CNC |
| Standort der Fabrik | Shenzhen, Guangdong, China |
| Qualitätssystem | ISO 9001, ISO 13485, IATF 16949, GJB9001C |
| Bearbeitungsverfahren | 5-Achsen-Bearbeitung mit CNC für Laufräder, konturierte Gehäuse und multidirektionale Merkmale |
| Material | Nickellegierung |
| Material Klasse | Inconel 625, Inconel 718, Hastelloy C-276, Monel 400; Spezifikation und Lieferzustand gemäß Zeichnung |
| Toleranz | +/-0,003 mm bei Präzisionsmerkmalen; IT5 oder IT6 gemäß Zeichnung; Profil komplexer Oberflächen 0,02 mm gemäß 3D-Modell und Bezugspunkt |
| Oberflächenbehandlung | Im bearbeiteten Zustand mit abgeschrägten scharfen Kanten (0,1 mm); weitere Bearbeitungen je nach Legierungssorte und Zeichnung |
| Maximale Teilegröße | 5-Achsen-Bearbeitung mit Abmessungen von bis zu 800 x 600 x 900 mm; es gelten die Ausrichtung der Spannvorrichtung und des Werkstücks |
| Anwendung | Gehäuse für Gasturbinen und Testlaufräder, Laufräder für Chemiepumpen und Rührwerke, Ventilkörper und Bohrlochgehäuse für die Öl- und Gasindustrie, Bauteile für Hochtemperaturöfen |
| Wesentliche Merkmale | Freiformkonturen, dünne Lamellen, in verschiedene Richtungen verlaufende Löcher und Flächen, räumliche Dichtflächen |
| Kritische QC-Anforderungen | CAD: Profil in Bezug auf Bezugsebene, Klingenstärke, vorgeschriebene Oberflächengüte und räumliche Beziehungen zwischen Merkmalen; CMM: 3D-Scan oder Profilprüfung auf Bestellung |
| MOQ | 1 Stück |
| Typische Vorlaufzeit | 10-15 Arbeitstage nach der Zeichnungsprüfung |
| Zeichnungsformate | STEP, IGS, DWG, PDF, X_T |
Anwendungen
Konturierte Gehäuse im Gasturbinenumfeld und Prototyp-Laufräder
Ein konturiertes Gehäuse oder ein Prototyp eines Laufrads in der Nähe einer Gasturbine wird bei hohen Temperaturen betrieben, weshalb hierfür in der Regel Nickellegierungen aufgrund ihrer Hochtemperaturfestigkeit gewählt werden. In den Zeichnungen sind die Werkstoffsorte und der Lieferzustand nach der Wärmebehandlung festgelegt. Die Oberflächen der Schaufeln, die in verschiedene Richtungen verlaufenden Bohrungen und Flächen sowie die Befestigungsmerkmale weisen unterschiedliche Ausrichtungen auf. Die fünfachsige Bearbeitung reduziert den Aufwand für Umrüstungen zur Anpassung an unterschiedliche Ausrichtungen. Anwendungen im Triebwerksbereich erfordern eine Prüfung anhand der Zeichnungen und Anforderungen.
Laufräder für chemische Mischanlagen und Pumpen
Die Medien, die Konzentration und die Temperatur, denen ein Rührwerk- oder Pumpenlaufrad ausgesetzt ist, bestimmen die Wahl der korrosionsbeständigen Nickellegierung. Hastelloy C-276 und Monel 400 weisen unterschiedliche Korrosionsbeständigkeitseigenschaften auf und müssen entsprechend den jeweiligen Medien ausgewählt werden. Die Schaufelkurven und Durchgangsöffnungen sind in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet. Die fünfachsige Werkzeugausrichtung erleichtert den Zugang zu diesen Oberflächen, während der Zugang zu geschlossenen Durchlässen eine modellbasierte Bewertung erfordert.
Komplexe Ventilkörper und Bohrlochgehäuse für die Öl- und Gasindustrie
Ein komplexer Ventilkörper oder das Gehäuse eines Bohrlochwerkzeugs ist korrosiven Medien und erhöhten Betriebstemperaturen ausgesetzt. Die Werkstoffgüte und der Lieferzustand müssen zusammen mit den Anforderungen der Zeichnung festgelegt werden. Diese Teile weisen häufig abgewinkelte Öffnungen, geformte Dichtflächen und in verschiedene Richtungen verlaufende Montageflächen auf, die durch 5-Achs-Bearbeitung mit weniger Umrüstungen gefertigt werden können. Bohrlochwerkzeuge und andere Spezialanwendungen erfordern eine auf Zeichnungen und Anforderungen basierende Bewertung.
Formangepasste Spann- und Befestigungsteile für Hochtemperaturöfen
Eine konturierte Spannvorrichtung oder ein Ofenbefestigungssitz ist über einen längeren Zeitraum der Ofenhitze ausgesetzt. Die Auswahl einer hitzebeständigen Nickellegierung hängt von der Betriebstemperatur und der Belastung ab, wobei der Zustand der Wärmebehandlung durch die Legierungssorte bestimmt wird. Die fünfachsige Bearbeitung eignet sich für Geometrien, die durch mehrere schräge Flächen, gekrümmte Oberflächen und Befestigungsbohrungen in unterschiedlichen Richtungen geprägt sind. Bei Bauteilen, die überwiegend aus ebenen Flächen oder Außendurchmessern bestehen, kann 3-Achsen-Fräsen oder Drehen zum Einsatz kommen.
Warum XCM CNC
Qualitätssysteme und 5-Achsen-Maschinen
Wir arbeiten nach den Qualitätsmanagementsystemen ISO 9001, ISO 13485, IATF 16949 und GJB9001C. Zu unserem Maschinenpark gehören die 5-Achs-Maschine DMG 80mono, die Matsuura MX-520, das Dreh-Fräszentrum Mazak I-100S sowie Bearbeitungszentren von Brother. Werkzeugwege und Spannpläne für Laufräder, konturierte Gehäuse sowie Bohrungen und Flächen in verschiedenen Richtungen werden auf Basis des 3D-Modells entwickelt.
Bearbeitungsspektrum von kleinen Präzisionsteilen bis hin zu großen Bauteilen
Das Bearbeitungsspektrum in der Fertigung reicht von kleinen Verbindungselementen bis hin zu großen Strukturteilen, wobei komplexe 5-Achs-Bearbeitungen mit Abmessungen von bis zu 800 x 600 x 900 mm möglich sind. Für Teile aus Nickellegierungen mit rotationsbezogenen Bezugspunkten können unterstützende Dreh- oder Dreh-Fräs-Anlagen eingesetzt werden, während für große Flächen und Gehäuse 3-Achsen-Fräsmaschinen mit großem Verfahrweg zum Einsatz kommen können.
Auf Genauigkeit, Qualität und Kosten abgestimmte Ausrüstung
Unser Maschinenpark umfasst vier Kategorien aus Festlandchina, Taiwan, Japan sowie Europa und den Vereinigten Staaten, wobei die Maschinen auf die jeweiligen Anforderungen an die Genauigkeit der Bauteile und Bearbeitungsvorgänge abgestimmt sind. Gekrümmte Oberflächen, Befestigungsflächen und Passbohrungen an ein und demselben Bauteil aus einer Nickellegierung unterliegen oft unterschiedlichen Genauigkeitsanforderungen. Durch die entsprechende Auswahl der Maschinen wird ein Gleichgewicht zwischen Bearbeitungsqualität und Kosten hergestellt.
Genehmigung von Mustern und Vertraulichkeit
Vor der Serienfertigung werden Muster angefertigt; die Serienfertigung beginnt nach Ihrer Freigabe. Bei Bedarf kann eine Geheimhaltungsvereinbarung (NDA) für Konstruktionsinformationen zu Prototypen von Laufrädern oder konturierten Gehäusen unterzeichnet werden.
CMM Berichte und Qualitätsdokumente
Komplexe Oberflächen können anhand von CMM-Messungen, 3D-Scans oder Profilprüfungen auf Übereinstimmung mit dem Modell geprüft werden. Je nach Auftragsanforderungen können CMM-Berichte, FAI-Berichte im Kundenformat sowie Werkstoffzertifikate bereitgestellt werden. Auch Anforderungen an Prüfberichte von Drittanbietern können für den Auftrag geprüft werden.
Häufig gestellte Fragen
Wie entscheidet man sich zwischen 3+2- und simultaner 5-Achs-Bearbeitung?
Bei der 3+2-Bearbeitung wird das Werkstück zunächst in einem festen Winkel positioniert, anschließend werden Merkmale wie schräge Flächen, abgewinkelte Bohrungen und mehrere Seiten bearbeitet. Die simultane 5-Achs-Bearbeitung kommt zum Einsatz, wenn Schaufeln oder durchgehende Flächen eine kontinuierliche Änderung der Werkzeugachsenausrichtung während des Zerspanungsvorgangs erfordern. Bei Bauteilen aus Nickellegierungen müssen zudem der Werkzeugüberhang und die Spannsteifigkeit berücksichtigt werden. Für verschiedene Oberflächen desselben Bauteils können beide Verfahren zum Einsatz kommen.
Kann die 5-Achs-Bearbeitung jeden inneren Kanal oder jede scharfe Ecke erreichen?
Nein. Der Durchmesser, die Länge und die Durchgangsöffnungen des Werkzeugs bestimmen die zugänglichen Bereiche. Der minimale Innenradius beim Fräsen beträgt R0,5 mm; für perfekt scharfe Ecken ist EDM oder eine Konstruktionsanpassung erforderlich. Bei kleinen, geschlossenen Durchgängen müssen die Modellöffnungen und Innenecken überprüft und gegebenenfalls weitere Verfahren hinzugezogen werden.
Was beeinflusst die Bearbeitung dünner Schaufeln und die Kosten der Konturbearbeitung?
Dünnere Schaufeln, größere gekrümmte Oberflächen und längere Werkzeugverlängerungen verlängern die Bearbeitungszeit und den Prüfaufwand. Nickellegierungen unterliegen einer starken Kaltverfestigung und führen zu einem schnellen Verschleiß der Werkzeuge, sodass für dieselbe Geometrie mehr Bearbeitungszeit erforderlich ist als bei gängigen Aluminiumlegierungen. Die Genauigkeit der Profilabnahme und der Lieferzustand wirken sich ebenfalls auf das Angebot aus, das sich nach dem jeweiligen Modell und den Prüfvorgaben richtet.
Welche Nickellegierungssorte und welche Beschaffungsnorm sollten festgelegt werden?
Geben Sie zunächst die Werkstofffamilie an, anschließend die genaue Güteklasse und die Beschaffungsnorm. Inconel 625 und 718, Hastelloy C-276 und Monel 400 unterscheiden sich in ihrer Zusammensetzung, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit und dürfen nicht unter dem gleichen Namen ausgetauscht werden. Die Werkstoffzertifikate müssen mit der in der Bestellung angegebenen Güteklasse und Norm übereinstimmen und können entsprechend der Bestellung bereitgestellt werden.
Wie sollten der Lieferzustand und die Wärmebehandlung dokumentiert werden?
Geben Sie die Werkstoffsorte und die Norm, den Lieferzustand sowie den erforderlichen Wärmebehandlungszustand jeweils separat an. Bei aushärtbaren Werkstoffen wie Inconel 718 treten vor und nach der Behandlung erhebliche Härteunterschiede auf, die sich auf die Zerspanbarkeit und die Bedingungen für die Maßabnahme auswirken. Geben Sie diese Angaben in der Bestellung deutlich an.
Welche Prüfdaten sind für ein konturiertes Bauteil aus einer Nickellegierung von Nutzen?
Komplexe Oberflächen werden in der Regel anhand des CAD-Modells unter Verwendung von CMM-Messungen, 3D-Scans oder Profilprüfungen abgenommen; legen Sie daher Profilbezugspunkte im Modell fest. Ermitteln Sie die Schaufeldicke, die festgelegten Profilbereiche und die Abnahmemethoden. Legen Sie im Voraus die Berichtsformate für Kunden oder Dritte fest.
Können flugkritische Bauteile, Bauteile für Raumfahrzeuge oder Unterwasserbauteile geprüft werden?
Diese Teile können anhand von Zeichnungen und Anforderungen bewertet werden. Bitte geben Sie Materialnormen, Betriebsbedingungen und Abnahmespezifikationen an. Werksinterne Qualitätsmanagementsysteme wie ISO 9001 und GJB9001C sind nicht gleichbedeutend mit einer branchenweiten Zulassung eines Teils oder Produkts.
Welche Dateien benötigen Sie für ein Angebot, und wie schnell kann ein Muster angefertigt werden?
Für ein Angebot sind 2D-/3D-Zeichnungen, Materialangaben, Toleranzen, Stückzahl und Verwendungszweck erforderlich. Akzeptierte Formate sind STEP, IGES, STP, DWG und bemaßte PDF-Dateien. Bestellungen sind bereits ab 1 Stück möglich, die Fertigung von Mustern dauert 3–7 Tage und die Lieferzeiten für Serien liegen in der Regel bei 10–15 Tagen, je nach Komplexität und Stückzahl. Bei Bedarf kann eine Vertraulichkeitsvereinbarung (NDA) unterzeichnet werden.
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