Inom flygmotorindustrin idag används superlegeringar i komponenter till jetmotorer. För att öka verkningsgraden hos dessa motorer, genom högre förbränningstemperaturer, utvecklas nya material som bibehåller sin hållfasthet vid allt högre temperaturer. När materialegenskaper förbättras hos dessa material medför det samtidigt att de blir svårare att tillverka med skärande bearbetning.

I Sektorverkstaden på GKN Aerospace Sweden i Trollhättan tillverkas en stor mängd detaljer med ett flertal olika skärande verktyg. Några av dessa verktyg, för en specifik detalj, har undersökts i detta examensarbete. Detaljerna tillverkas av en mycket svårbearbetad superlegering vilken medför extremt högt verktygsslitage och därmed höga verktygs-kostnader.

För att möjliggöra förbättringar av bearbetningsprocessen utfördes först en litteraturstudie. Studiens fokus var att identifiera information om de olika verktygs-förslitningarna som förekommer vid skärande bearbetning i superlegeringar. Därefter analyserades specifikt utvalda verktyg. Analysen bestod framförallt av en klassificering av de olika verktygsförslitningstyperna. Parallellt med att verktygen klassificerades utfördes mätningar av storleken på verktygsslitaget med hjälp av ett digitalt mikroskop.

Den insamlade informationen användes senare för en statistisk analys vilket identifierade den vanligast förekommande förslitningstypen. Analysen visade att majoriteten av verktygen hade urflisningar på skäreggen. För att identifiera var i bearbetningsprocessen dessa urflisningar uppkom så genererades förslitningskurvor på fasförslitningen för två av verktygen. Under denna del av arbetet upptäcktes att flertalet av urflisningarna uppstod då verktygen gick in i ingrepp i arbetsstycket.

Sista delen av examensarbete var att utforma förbättringsförslag utifrån tidigare studier, på hur bearbetningsprocesserna kunde förbättras för att ge en bättre verktygsekonomi. Ett förslag var att optimera ingångarna i arbetsstycket. En annan var optimering av skärdata, då främst gällande varvtal, så rekommenderades en ökning av varvtalet för att minska risken för urflisning av skäreggen. Detta på grund av att de antas härstamma från så kallade skadliga vibrationer vilket kan avhjälpas med optimering mot varvtal. För de keramiska verktygen rekommenderades ett ökat spindelvarvtal eftersom bearbetningen idag utfördes med mycket lägre skärhastighet än vad forskningsresultat visar på är nödvändigt för skärverktyg i keramik. Slutligen formulerades en checklista för personal inom tillverkningen, som kan användas för optimering av verktygsförslitningen hos GKN Aerospace Sweden.

In the aerospace industry today, super alloys are used in components for jet engines. To increase the efficiency of these engines, through higher combustion temperatures, new materials are developed which maintain their strength at elevated temperatures. The increase in strength as well as the ability to maintain the strength at elevated temperatures, makes them more difficult to manufacture with metal cutting technology.

The Sector Workshop at GKN Aerospace Sweden in Trollhättan produces a large number of products with a variety of cutting tools. Some of these tools, for a certain product, have been investigated in this work. The products are manufactured from a hard-wearing superalloy which results in extremely high tool wear and high tooling costs.

To enable improvements in the metal cutting process, a literature study was first conducted. The study focus was to identify information about the various tool wears that occur in metal cutting process of super alloys. Thereafter, specifically selected tools were analyzed. The analysis consisted primarily of a classification of the different tool wear types. In parallel with the tools being classified, measurements were made of the size of wears using a digital microscope.

The collected data was later used for a statistical analysis, which identified the tool wear type that was the most common. The analysis showed that most of the tools had chipping. Then, to identify where in the machining process the chipping occurred further analyzes were made where the tool wear curves for two cutting tools were plotted. During this analysis to produce the tool wear curves, it was found that the chipping appeared when the tools engaged the workpiece.

In the later parts of the work, a list of proposal was generated about how the metal cutting process could change to reduce the identified tool wears. One suggestion was to optimize the tool engagement of the workpiece. Also, an optimization of cutting data and especially the spindle speed were also recommended to reduce chipping. This due to some of the chipping could be caused by chatter vibration. For the ceramic tools an increased cutting speed was recommended because machining today was carried out at a much lower cutting speed than research results indicate is necessary for ceramic cutting tools in super alloys. Finally, a checklist for manufacturing personnel was formulated, which could be used to optimize tool wear at GKN Aerospace Sweden.