A titán- és nikkelalapú ötvözetek a forgácsolás egyik legigényesebb anyagcsoportjába tartoznak. Magas szilárdságot, alacsony sűrűséget és kiváló korrózió- és hőállóságot ötvöznek. Ezek a tulajdonságok elengedhetetlenné teszik őket a repülőipar számára, ugyanakkor jelentősen megnehezítik a megmunkálást. A gyártás szempontjából ez rövid szerszámélettartamot, magas hőterhelést és növekvő költségeket jelent. Az ISCAR ezekre a kihívásokra a stabil folyamatokra és reprodukálható eredményekre összpontosító, testreszabott szerszámstratégiákkal válaszol.
A titán- és nikkelalapú ötvözeteket magas mechanikai szilárdságuk, kiváló korrózióállóságuk és hőstabilitásuk miatt, szélsőséges üzemeltetési körülmények között, előnyösen használják a repülőiparban. Ezen előnyök ellenére a megmunkálás során jelentős kihívásokat jelentenek, amelyek közvetlen hatással vannak az szerszám élettartamára, a felületi minőségekre és a folyamatstabilitásra. Az új szerszámrendszerek fejlesztésénél a fókusz a szerszám élettartamának növelésére és a gyártás gazdaságosságának javítására helyeződik.
A repülőipari alkatrészeket olyan anyagokból készítik, amelyeket kifejezetten magas mechanikai terhelések, megnövekedett hőmérsékletek és agresszív környezeti feltételek mellett való alkalmazásra terveztek. A titán- és nikkelalapú ötvözetek kiváló szilárdság-súly arányt, valamint kiváló hőállóságot kínálnak. Ezért elengedhetetlenek a szerkezeti alkatrészek, a hajtóműkomponensek és más biztonságkritikus egységek számára. Ugyanakkor ezek a tulajdonságok a acélhoz vagy alumíniumötvözetekhez képest kihívást jelentenek a megmunkálhatóság szempontjából. Az alacsony anyagleválasztási sebességek, a megnövekedett szerszámkopás és a magas minőségi követelmények jelentősen hozzájárulnak a növekvő gyártási költségekhez.
Magas hőmérséklet-bevitel az eszközbe
A titánötvözetek az erősséget alacsony sűrűséggel és kiváló korrózióállósággal ötvözik. E különleges tulajdonságok kombinációja miatt a titán, a költsége ellenére, számos technikai szakterületen használatos. A titánötvözetek mechanikai tulajdonságai, különösen a magas specifikus szilárdság nagyon alacsony törési nyúlással, valamint az alacsony hővezetőképesség, nagy követelményeket támasztanak a forgácsolási folyamattal szemben.
A tisztázás érdekében: Acél megmunkálásakor a hőelvezetés aránya a forgács és a keményfém szerszám között körülbelül 50 százalék. Ez azt jelenti, hogy a keletkező hőmérséklet felét a forgács adja le a vágóélnek, a másik fele pedig a forgácsban marad. Titán megmunkálásakor a keletkező hőmérséklet 80 százaléka a vágóélbe kerül. Ezért a használt vágóanyag hőstabilitása nagy jelentőséggel bír.
Ezen kívül a titán magas kémiai affinitással rendelkezik a vágószerszámokkal szemben. Különösen alacsony vágási sebességek esetén ez elősegíti a forgácsépítmények és anyagtapadások kialakulását.
Ezekre a kihívásokra az ISCAR finomszemcsés keményfém alapanyagokat és innovatív PVD bevonatokat alkalmaz. Ezek többek között olyan szerszámcsaládokban találhatók meg, mint a HELIDO, CHATTERFREE és különböző teljes keményfém marókban. Növelik a vágóélek stabilitását, és csökkentik a súrlódást, valamint a hőfejlődést.
Speciális élkezelés és hőstabil bevonatok
A nikkel alapú ötvözetek más, de ugyanolyan kihívások elé állítják a felhasznált forgácsoló szerszámokat. A Ni anyagok megőrzik szilárdságukat magas hőmérsékleten is, és a plasztikus deformáció során kifejezett hidegmunka-hatást mutatnak – keményebbé és szilárdabbá válnak, de egyben ridegebbé is.
A forgácsolás során ez megnövekedett vágóerőkhöz, hideg munkahardveréshez, valamint repedés-, diffúziós- és vájatkopáshoz vezet. A hőfejlődés korlátozása érdekében a forgácsolók általában csökkentett vágási sebességgel dolgoznak. Ez azonban negatívan hat a termelékenységre.
Az ISCAR ezeket a kihívásokat speciális élkezelésű és hőmérséklet-stabil bevonatú vágószerszámokkal kezeli. Ezek különösen a SUMOTEC vágóanyag-típusoknál kerülnek alkalmazásra, többek között a HELITURN és LOGIQTURN szerszámcsaládoknál. Ezek konkrétan előre látható kopásviselkedésre vannak tervezve hosszabb használati időszakok alatt.
A megfelelő vágóanyag döntő fontosságú.
A repülőgép-alkatrészek megmunkálási folyamatai szigorú követelményeknek vannak alávetve, amelyek messze túlmutatnak a puszta méretpontosságon. A tipikus tűrések gyakran öt és tíz mikrométer között mozognak. Ezzel párhuzamosan magas felületi minőséget is biztosítani kell. A cél az, hogy elkerüljük a mikroréseket, anyagfelrakódásokat és belső feszültségeket, mivel ezek negatívan befolyásolhatják a fáradási ellenállást. Ezen kívül gyakran vékony falú alkatrészstruktúrák, összetett geometriák és megszakított vágások is előfordulnak, amelyek növelik a rezgésre és a szerszám eltolódására való hajlamot. A változó emelkedésű és helixű marószerszámok, mint amilyenek az ISCAR CHATTERFREE és HELIMILL családjaiban találhatók, kifejezetten a rezgések csökkentésére és a folyamatstabilitás növelésére lettek tervezve.
Ahhoz, hogy ellenálljanak a mechanikai és hőterheléseknek, valamint csökkentsék a vágóél törését, a használt vágóanyagoknak kiegyensúlyozott arányban kell rendelkezniük keménységgel és törésállósággal. Általában finomszemcsés keményfém típusokat használnak, mivel ezek instabil vágási körülmények között is nagyon kopásállóak és elegendően szívósak.
A titán- és nikkeltartalmú ötvözetek megmunkálásához gyakran alkalmaznak PVD-bevonatokat. Ezeket a magas tapadás, hőstabilitás és csökkentett súrlódás jellemzi. Egyben hőszigetelőként is működnek, lassítják a hő bejutását az eszközbe, és elősegítik az egyenletes és előrejelezhető kopásviselkedést.
Megoldások marásra, esztergálásra és fúrásra
Freseléskor – különösen vékony falú alkatrészek esetén – változó osztású és helikális vágószerszámokra van szükség a rezgések minimalizálása érdekében.
A titánötvözetek megmunkálásánál a nagy előtolási rendszerek, mint például a HELIMILL-HFM szerszám, csökkentett radiális behatolást tesznek lehetővé, miközben megnövelik a fogankénti előtolást. Ez csökkenti a fellépő vágóerőket és korlátozza a hőfejlődést.
A nikkel alapú ötvözetek esetében a hangsúly a stabil beavatkozáson és a egyenletes forgácssűrűségen van, hogy minimalizálják a helyi kopást – különösen a váltási területeken jelentkező horonykopást.
A forgácsolási és esztergálási folyamatok során a magas mechanikai terheléseknek ellenálló szerszámok különösen stabil rögzítőrendszereket igényelnek a forgatható vágólemezekhez. Az olyan rendszerek, mint a HELITURN, JETCUT és LOGIQTURN ennek megfelelően vannak kialakítva. Stabil lemezülésekkel és optimalizált vágóél-előkészítésekkel rendelkeznek a legjobb vágási feltételek érdekében.
A titánötvözetek megmunkálásánál a megbízható forgácsellenőrzés nagyon fontos. A hosszú forgácsok zavarják a forgácsolási folyamatot, és károsíthatják az alkatrészt és az eszközt. A szuperötvözetek forgácsolásánál a vágószerszám geometriája és az élkészítés központi szerepet játszik a horonykopás megelőzésében és a hosszabb élettartam biztosításában.
A furatminőség közvetlen hatással van a repülőgépalkatrészek összeszerelési integritására és fáradási szilárdságára. Olyan rendszerek, mint a SUMOCHAM, QUICK-3-CHAM, valamint a fordítható lapkás rendszerek, mint a DRTWIST és TRIDEEP optimalizált vágógeometriákat és belső hűtőfolyadék-ellátást kínálnak. Ez javítja a forgácseltávolítást és csökkenti a hőterhelést. A felhasználók folyamatosan magas furatminőséget élveznek különböző anyagok és geometriák esetén.
Folyamatbiztonság és szerszámélettartam szem előtt tartása
A vágási paraméterek, a szerszámgeometria, a hűtési stratégia és a gép merevsége összetett kölcsönhatása határozza meg a szerszámok élettartamát. Már egy mérsékelt vágási sebesség csökkentés, mindössze tíz-twenty százalékkal, jelentősen hosszabb élettartamhoz vezethet nikkel alapú ötvözetek megmunkálása során. Az ISCAR a reprodukálható és előre jelezhető kopási viselkedésre összpontosít, a maximális elméleti élettartam helyett. Így a felhasználók elkerülhetik a szerszámhibákat és növelhetik a folyamatbiztonságot.
A forgácsolás mindennapi példái világossá teszik, hogy a felhasználók optimalizált szerszámgeometriák, testreszabott bevonatok és megfelelő vágási paraméterek alkalmazásával jelentősen növelhetik az élettartamokat. Egy felhasználó egy változó helixű maró alkalmazásával 30 százalékkal növelte az élettartamot. Ezzel párhuzamosan a felületi minőségek is jelentősen javultak, és a felhasználó magasabb folyamatstabilitásban és alacsonyabb selejtarányban részesült.
A digitális szerszámkönyvtárak CAM rendszerekbe való integrálása egyre fontosabbá válik a repülőgépiparban. Az ISCAR digitális platformokat kínál standardizált szerszámadatokkal, amelyek lehetővé teszik a következetes választást és paramétermeghatározást. Ez csökkenti a beállítási ingadozásokat és lerövidíti a folyamatfejlesztési időket. A szimulációs és ellenőrző eszközök lehetővé teszik a megmunkálási stratégiák értékelését és optimalizálását már a gyártásba való átültetés előtt. Ez minimalizálja a kockázatokat a magas minőségű alkatrészek gyártásánál.
A javított élettartamok és stabil folyamatok közvetlen hatással vannak a gazdaságosságra. Csökkentik a selejtet és csökkentik az energiafogyasztást alkatrészenként. Tekintettel a magas anyagköltségekre a bonyolult repülőgépalkatrészek gyártásánál, már a kis hatékonyságnövekedések is jelentős megtakarításokhoz vezetnek. Ezzel párhuzamosan az optimalizált folyamatok hozzájárulnak a fenntarthatósághoz a kisebb anyagfogyasztás és a jobb szerszámkihasználás révén.
Kapcsolat:
www.iscar.de
