燃燒室 車削|軍工級加工挑戰|泉發帶你了解國防產業新趨勢(3)

燃燒室 車削|軍工級加工挑戰|泉發帶你了解國防產業新趨勢(3)

在國防與航太產業中,燃燒室(Combustion Casing)是高溫區最關鍵的結構件之一。
其材料多採 Inconel®718(AMS5663)高性能鎳基合金,能在 700–1000°C 的極端環境下保持強度。
然而,這些優點也讓燃燒室成為「車削加工中最難處理的工件之一」。

繼上一篇介紹燃燒室的 銑削與鑽孔加工 後,本篇將深入解析:
燃燒室車削(Turning)的獨特挑戰、材料特性、刀具選擇與泉發的實戰工法。

combustion chamber

為什麼燃燒室車削這麼難?(AMS5663 的材料特性)

1、加工硬化極快,切削阻力越切越高

Inconel718(AMS5663)在車削時表層會迅速硬化(+200~250 HV),
刀具每進一步都面對更硬的材料,
造成刀尖磨耗加快、崩角風險提高,是車削中最具破壞性的因素。

2、導熱差,熱量集中刀尖形成高溫惡性循環

AMS5663 導熱率僅為鋼材的 20%,熱量全部留在刀尖:
高溫達 800–1000°C → 塗層氧化 → 刃口軟化 → 尺寸漂移
連續車削使熱衰退更明顯,比銑削、鑽削更容易失效。

3、薄壁圓錐結構,極易變形與產生振動

燃燒室外殼為薄壁+圓錐+深腔設計,稍有側壓或熱膨脹就會:
外徑變形、端面翹曲、圓度失準、切削深度不穩。
薄壁特性會產生「彈性位移 → 震動 → 表面惡化」的負循環。

4、切屑黏性高,不易斷屑,連續捲屑易造成崩角

鎳基合金切屑韌性高、黏著性強,常形成長條捲屑,導致:
纏刀、撞擊刀尖、刮傷已加工表面、振動加劇、壽命下降。
因車削是連續切削,切屑問題會迅速放大成加工不穩定的主因。

泉發 文章 封面 4 2

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泉發的刀具解決方案

泉發車刀結合京瓷航太加工刀具系列,針對 AMS5663 Inconel 718、Hastelloy X 等材料提供完整解決方案:

燃燒室車削

粗加工|Sialon 陶瓷刀片 KS6030  配合 SG・SX 斷屑槽(外徑、內徑、端面)

在航太產業中,針對 AMS5663(Inconel 718)、Hastelloy、Waspaloy 等耐熱合金的加工,第一道工序通常必須使用 Sialon 陶瓷刀片進行高速粗切削
原因在於:高溫合金表層常因鍛造、熱處理或前段加工而形成高硬度硬化層,而陶瓷材質能在極高切削速度下快速突破這層硬皮,建立後續加工所需的穩定面。

因此,所有航太級燃燒室內外殼的車削加工,一般流程會是:

第一道刀:Sialon KS6030 高速粗加工 →
第二道刀:SG / SX(硬質合金)進入粗車工序

這樣的加工順序能有效降低加工硬化累積、減少刀具負荷,使整個製程更穩定。

Sialon 陶瓷刀片 KS6030 — 航太加工的第一刀

適用材料: AMS5663(Inconel 718)、Hastelloy、Waspaloy
適用工序: 燃燒室外殼高速粗加工、熱端零件連續切削

KS6030 的核心優勢:

  • 採用 Sialon(Si-Al-O-N)陶瓷材質,能在高溫下保持極高硬度。

  • 專為 突破硬化層與高溫耐熱材料 設計。

  • 切削速度可達 300–500 m/min

  • 極高耐磨性與抗崩損能力,可快速均化材料表面,使後續刀具負載穩定。

  • 特別適合燃燒室外殼的大面積粗加工與長時間連續走刀。

藉由 KS6030 的高速粗削,能迅速去除硬化層、減少加工硬化累積,
並大幅降低後續 SG / SX 粗加工階段的刀具磨耗。
截圖 2025 11 16 下午1.53.35第二階段粗加工|SG・SX 斷屑槽(外徑、內徑、端面)

當 Sialon 完成第一道切削後,工件表面已被「均化」,
此時由硬質合金刀片 SG / SX 接手主粗加工,
可取得最佳的刀具壽命與加工穩定性。

SG 斷屑槽(重切削 × 高剛性)

適合工況:燃燒室外徑大量切削、端面粗車、去除大階差。

  • 刀尖強度高,可承受高切削力。

  • 深斷屑槽設計能穩定折斷切屑,避免纏繞與撞擊。

  • 適合追求材料移除率(MRR)的場景。

SX 斷屑槽(薄壁加工 × 抗變形)

適合工況:燃燒室圓錐薄壁、長懸伸刀桿加工。

  • 單面斷屑槽減少側向切削力,使薄壁變形量降至最低。

  • 抑制 chatter(震動),提高外徑與端面精度。

  • 特別適合 AMS5663 的薄壁結構加工。

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精加工|SQ・MQ 斷屑槽(燃燒室薄壁精修核心技術)

燃燒室的精加工工序比粗車更具技術挑戰性。
原因包括:

  • 工件薄壁結構容易因切削力而彎曲

  • 鎳基合金在此階段已產生加工硬化

  • 表面粗糙度要求極高(Ra < 0.8 μm)

  • 圓度、垂直度、端面平面度的公差極為嚴格

  • 長懸伸刀桿加工時震動放大的問題更明顯

因此,精修刀片除了要能切乾淨、切穩定,還必須兼顧低切削阻力與刀尖銳利度。

SQ(中切削 × 高精度端面加工)

SQ 刀片具備銳利刃口與中等切削力設計,適合用於端面精修、外徑修正等部位。其低摩擦設計能減少加工硬化累積,讓刀具在 Inconel718 上保持穩定的刃口負荷。

MQ(低阻力 × 薄壁抗變形)

MQ 擁有更低的切削阻力與優異的抗振性能,特別適合燃燒室薄壁段的內外徑精修。其幾何設計使刀尖能平順切入材料,不會造成薄壁件彈性變形過大,並能有效降低 chatter。
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切槽加工|GM・CM 斷屑槽(燃燒室固定槽、接合槽、密封槽)

燃燒室上的槽型結構多為法蘭槽、接合槽、密封槽等功能性幾何。
這類工序的特點是:

  • 刀尖承受的側向力高

  • 槽底需避免震動痕或刀紋

  • 薄壁區域容易因槽刀切削角度不對而變形

  • 需保持槽寬、槽深一致性

因此槽刀必須具備穩定性與抗崩損能力,尤其在 AMS5663 這類高硬化材料上更是如此。

GM(泛用槽刀)

GM 擁有穩定的排屑方向與良好的刀尖剛性,適用於燃燒室各類槽型,尤其是外徑法蘭槽或深槽加工。

CM(薄壁專用槽刀)

CM 的低阻力設計能避免在槽底產生振動波紋,非常適合高速旋轉時的薄壁槽加工。
其幾何能降低側向力,使薄壁結構不易變形。
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JCT 高壓出水刀桿(燃燒室車削的穩定核心)

在車削 AMS5663 時,熱量管理比任何工序都重要。
JCT能將高壓切削液直接打在刀尖與切屑分離處,使熱量不會集中在刀刃,可有效降低刀尖溫度與減少切屑黏附。
高壓冷卻直擊刃口,可提升刀具壽命、斷屑穩定性與表面品質。特別是在精加工與薄壁段,JCT 的效果更加明顯。

泉發實測成果(JCT 導入後)
  • 刀具壽命提升 40–60%
  • 斷屑穩定度增加 約 50%
  • 表面粗糙度由得到改善
  • 工件變形量下降,最終尺寸更為一致
  • 加工振動減少,刀尖磨耗更為均勻

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TurnKey 刀具整合服務,打造穩定製程

泉發不僅提供刀具,更以 TurnKey 刀具整合服務 協助客戶建立穩定、高效的加工流程。
從刀具選型、加工條件設定、高壓冷卻系統導入,到現場試切與參數優化,
泉發皆能根據實際工件材質(如 AMS5663、Hastelloy X、Ti-6Al-4V)與機台條件,量身制定解決方案。

這套 TurnKey 服務著重於製程整合與現場應用輔導,能有效預防:

  • 刀具崩角導致的內孔劃傷;

  • 長時間切削造成的孔位熱變形;

  • 加工振動引起的尺寸誤差。

泉發將多年航太加工經驗轉化為可複製的製程know-how,
讓客戶在導入京瓷刀具的同時,也能同步提升整體良率與生產穩定度,
實現符合軍工級品質的製程管理。

精密切削的極限,由泉發實現

燃燒室加工不僅是金屬切削的極限,更是對製程穩定與刀具整合能力的終極挑戰。
泉發車刀結合京瓷航太級刀具技術與TurnKey整合服務,
針對 AMS5663 Inconel 718、Hastelloy、Ti 合金等高溫難切削材,
提供兼顧效率與壽命的全方位解決方案。

以「精度 × 穩定 × 安全」為核心,泉發協助客戶打造軍工級製程品質,
讓每一次切削都更穩定、每一個燃燒室都更可靠。

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