Legăturile pe bază de titan și nichel sunt printre cele mai exigente materiale în prelucrarea prin așchiere. Acestea combină o rezistență ridicată, o densitate mică și o excelentă rezistență la coroziune și căldură. Aceste proprietăți le fac indispensabile pentru industria aerospațială, dar în același timp îngreunează considerabil prelucrarea. Pentru producție, aceasta înseamnă timpi scurți de utilizare, sarcini termice ridicate și costuri în creștere. ISCAR răspunde acestor provocări cu strategii de unelte adaptate, care vizează procese stabile și rezultate reproducibile.
Alliile pe bază de titan și nichel sunt preferate în aviație datorită rezistenței lor mecanice ridicate, a rezistenței foarte bune la coroziune și a stabilității termice în condiții extreme de utilizare. Cu toate acestea, în prelucrare, acestea prezintă mari provocări, care afectează direct durata de viață a uneltelor, calitatea suprafețelor și stabilitatea procesului. În dezvoltarea noilor sisteme de unelte, accentul se pune pe creșterea duratei de viață și pe sporirea rentabilității în producție.
Componentele din industria aeronautică sunt fabricate din materiale concepute special pentru utilizarea în condiții de sarcină mecanică ridicată, temperaturi crescute și condiții de mediu agresive. Legăturile pe bază de titan și nichel oferă un raport excelent între rezistență și greutate, precum și o rezistență termică excelentă. Din acest motiv, ele sunt indispensabile pentru componentele structurale, componentele motoarelor și alte ansambluri critice pentru siguranță. În același timp, aceste caracteristici duc, în comparație cu oțelul sau aliajele de aluminiu, la o prelucrabilitate provocatoare. Rata scăzută de îndepărtare a materialului, uzura crescută a uneltelor și cerințele de calitate ridicate contribuie semnificativ la creșterea costurilor de producție.
Temperatura ridicată a instrumentului
Alliile de titan combină rezistența cu o densitate scăzută și o excelentă rezistență la coroziune. Datorită acestei combinații neobișnuite de proprietăți, titanul este utilizat în multe domenii tehnice speciale, în ciuda prețului său. Proprietățile mecanice ale aliajelor de titan, în special rezistența specifică ridicată la o deformare la rupere foarte scăzută, împreună cu o conductivitate termică redusă, impun cerințe mari procesului de prelucrare.
Pentru clarificare: În prelucrarea oțelului, raportul de disipare a căldurii între așchii și uneltele din metal dur este de aproximativ 50 la sută. Aceasta înseamnă că jumătate din temperatura generată este transferată de așchie la tăiș, iar cealaltă jumătate rămâne în așchie. În cazul prelucrării titanului, 80 la sută din temperatura generată ajunge la tăiș. Astfel, stabilitatea termică a materialului de tăiere utilizat are o mare importanță.
În plus, titanul prezintă o afinitate chimică ridicată pentru materialele de tăiere. În special la viteze de tăiere scăzute, acest lucru favorizează formarea de margini de acumulare și aderențe de material.
Din cauza acestor provocări, ISCAR utilizează substraturi din carburi metalice cu granulație fină, precum și acoperiri PVD inovatoare. Acestea sunt folosite, printre altele, în familiile de unelte precum HELIDO, CHATTERFREE și la diferite freze din metal dur integral. Ele cresc stabilitatea tăișurilor și reduc frecarea, precum și dezvoltarea căldurii.
Pregătire specială a marginilor și acoperiri termic stabile
Legăturile pe bază de nichel prezintă provocări diferite, dar la fel de exigente pentru uneltele de prelucrare utilizate. Materialele pe bază de Ni își păstrează rezistența chiar și la temperaturi ridicate și arată un comportament pronunțat de întărire la rece în timpul deformării plastice – devin mai ferme și mai dure, dar și mai fragile.
În prelucrarea prin așchiere, aceasta duce la creșterea forțelor de tăiere, întărirea la rece, precum și la uzura prin crăpături, difuzie și cavitație. Pentru a limita dezvoltarea căldurii, prelucrătorii prin așchiere lucrează de obicei cu viteze de tăiere reduse. Aceasta, însă, are un impact negativ asupra productivității.
ISCAR abordează aceste provocări cu plăcuțe de tăiere cu pregătire specială a marginii și acoperiri termic stabile. Acestea sunt utilizate în special pentru sortimentele de material de tăiere SUMOTEC, inclusiv în familiile de unelte HELITURN și LOGIQTURN. Acestea sunt concepute specific pentru un comportament de uzură previzibil pe perioade mai lungi de utilizare.
Materialul de tăiere potrivit este esențial.
Procesele de prelucrare pentru componentele din aviație se supun unor cerințe stricte, care depășesc cu mult pură precizie dimensională. Toleranțele tipice se situează adesea între cinci și zece micrometri. În același timp, trebuie asigurată o calitate superioară a suprafeței. Scopul este de a evita microfisurile, depunerile de material și tensiunile interne, deoarece acestea pot influența negativ rezistența la oboseală. De asemenea, se adaugă frecvent structuri de componente cu pereți subțiri, geometrie complexă și tăieturi întrerupte, care cresc susceptibilitatea la vibrații și la deplasarea uneltelor. Uneltele de frezare cu pas și elice variabilă, cum ar fi cele din familiile ISCAR CHATTERFREE și HELIMILL, sunt concepute special pentru a reduce vibrațiile și a crește stabilitatea procesului.
Pentru a rezista la solicitări mecanice și termice și pentru a reduce apariția ciobiturilor la marginea de tăiere, materialele de tăiere utilizate trebuie să prezinte un raport echilibrat între duritate și rezistența la rupere. De obicei, se folosesc tipuri de carburi metalice cu granulație fină, deoarece acestea sunt foarte rezistente la uzură și suficient de ductile chiar și în condiții de tăiere instabile.
Pentru prelucrarea aliajelor pe bază de titan și nichel, se utilizează frecvent acoperiri PVD. Acestea se caracterizează printr-o aderență ridicată, stabilitate termică și o frecare redusă. În același timp, ele acționează ca o barieră termică, încetinind transferul de căldură în unealtă și promovând un comportament de uzură uniform și previzibil.
Soluții pentru frezare, turnare și găurire
La frezare – în special a componentelor cu pereți subțiri – sunt necesare unelte cu divizare variabilă și tăișuri helicoidale pentru a minimiza vibrațiile.
În prelucrarea aliajelor de titan, sistemele de avans rapid, cum ar fi uneltele HELIMILL-HFM, permit o intervenție radială redusă, având în același timp un avans pe dinte crescut. Aceasta reduce forțele de tăiere care apar și limitează dezvoltarea căldurii.
În cazul aliajelor pe bază de nichel, accentul se pune pe o intervenție stabilă și o grosime uniformă a așchiilor, pentru a minimiza uzura locală - în special uzura prin crăpături în zonele de tranziție.
Pentru a rezista la sarcinile mecanice ridicate în procesele de strunjire și frezare, uneltele necesită sisteme de prindere deosebit de stabile pentru plăcile de tăiere reversibile. Sisteme precum HELITURN, JETCUT și LOGIQTURN sunt concepute în consecință. Acestea dispun de suporturi stabile pentru plăci și pregătiri optimizate ale marginii de tăiere pentru condiții de tăiere optime.
În prelucrarea aliajelor de titan, controlul fiabil al așchiilor este foarte important. Așchiile lungi perturbă procesul de prelucrare și pot provoca daune componentei și uneltei. La strunjirea superaliajelor, geometria tăișului și pregătirea marginii joacă un rol central pentru a preveni uzura prin crăpături și pentru a permite timpi de funcționare mai lungi.
Calitatea găurilor are un impact direct asupra integrității asamblării și a rezistenței la oboseală în componentele de aviație. Sisteme precum SUMOCHAM, QUICK-3-CHAM, precum și sisteme cu plăci reversibile precum DRTWIST și TRIDEEP oferă geometrie optimizată a tăierii și o alimentare internă cu lichid de răcire. Aceasta îmbunătățește evacuarea așchilor și reduce sarcina termică. Utilizatorii beneficiază de o calitate constantă a găurilor pentru diferite materiale și geometries.
Siguranța procesului și durata de viață a uneltelor în atenție
Interacțiunea complexă dintre parametrii de tăiere, geometria uneltei, strategia de răcire și rigiditatea mașinii determină durata de viață a uneltelor. Chiar și o reducere moderată a vitezei de tăiere cu doar zece până la 20 la sută poate duce la o durată de viață semnificativ mai lungă în prelucrarea aliajelor pe bază de nichel. ISCAR se concentrează pe un comportament de uzură reproductibil și previzibil, în loc de o durată de viață teoretică maximă. Astfel, utilizatorii evită defecțiunile uneltelor și îmbunătățesc siguranța procesului.
Exemple din viața de zi cu zi a prelucrătorilor ilustrează că utilizatorii pot crește semnificativ durata de viață a uneltelor prin utilizarea geometriei optimizate a uneltelor, a acoperirilor adaptate și a parametrilor de tăiere adecvați. Un utilizator a reușit să crească durata de viață cu 30% prin utilizarea unui frezor cu elice variabilă. În același timp, calitatea suprafețelor s-a îmbunătățit semnificativ, iar el a beneficiat de o stabilitate mai mare a procesului și de rate de rebut mai mici.
Integrarea bibliotecilor digitale de unelte în sistemele CAM devine din ce în ce mai importantă în aviație. ISCAR oferă platforme digitale cu date standardizate despre unelte, care permit o selecție și o definire a parametrilor consistente. Aceasta reduce fluctuațiile de pregătire și scurtează timpii de dezvoltare a procesului. Instrumentele de simulare și verificare permit, de asemenea, evaluarea și optimizarea strategiilor de prelucrare înainte de implementarea în producție. Aceasta minimizează riscurile în fabricarea componentelor de înaltă calitate.
Duratele de viață îmbunătățite și procesele stabile au un impact direct asupra rentabilității. Ele reduc rebuturile și scad consumul de energie pe componentă. Având în vedere costurile ridicate ale materialelor în fabricarea componentelor complexe de aviație, chiar și creșteri mici ale eficienței duc la economii mari. În același timp, procesele optimizate contribuie la sustenabilitate printr-o utilizare mai redusă a materialelor și o mai bună utilizare a uneltelor.
Contact:
www.iscar.de
