Optymalizacja obróbki przy pomocy ceramicznych frezów trzpieniowych
Sandvik CoromantPonieważ przedmioty wykonywane ze stopów na bazie niklu są coraz bardziej rozpowszechnione w branży lotniczej, rośnie zapotrzebowanie na narzędzia skrawające zoptymalizowane pod kątem ich obróbki. Jednak pomimo ich zalet, materiały na bazie niklu charakteryzuje słaba skrawalność z powodu niskiej przewodności cieplnej, skłonności do przywierania do narzędzi skrawających oraz obecności cząstek abrazyjnych w strukturze stopu. Ze względu na te wyzwania, produktywność narzędzi węglikowych jest z reguły niska. Ponadto złożone kształty szczegółów konstrukcyjnych sprawiają, że niektóre przedmioty wymagają obróbki na zwiększonym wysięgu. W artykule Henri Sevonen – starszy menedżer ds. branży lotniczej w firmie Sandvik Coromant specjalizującej się w obróbce skrawaniem przedmiotów metalowych, wyjaśnia, w jaki sposób nowe rozwiązania techniczne wykorzystywane w produkcji ceramicznych frezów trzpieniowych ułatwiają spełnienie tych wymogów, oferując optymalizację obróbki części silników lotniczych i umożliwiając osiągnięcie istotnej przewagi nad konkurencją.
Większość części w przemyśle lotniczym wykonuje się z superstopów żaroodpornych (HRSAs) i stopów na bazie niklu, których obróbka stawia szereg specyficznych wymagań przed inżynierami produkcji, którzy zajmują się tworzeniem technologii produkcji takich elementów, jak wały drążone, tarcze turbin, komory spalania i łopatki turbin. Choć wielu producentów stosuje tradycyjne monolityczne frezy węglikowe, wydajność takich narzędzi jest ograniczona, gdy przychodzi do obróbki stopów na bazie niklu.
Na bardzo konkurencyjnym światowym rynku zakłady lotnicze poszukują technologii kolejnych generacji, które umożliwią radykalną zmianę takich czynników, jak produktywność i/lub trwałość narzędzia. Ceramiczne frezy trzpieniowe mogą umożliwić taką skokową zmianę, oferując prędkość obróbki nawet 20-30 razy większą niż monolityczne frezy węglikowe stosowane np. do frezowania walcowo-czołowego. Taki imponujący zysk jest możliwy głównie dlatego, że frezy ceramiczne zachowują twardość w wysokich temperaturach, które powstają podczas obróbki stopów na bazie niklu.
Frez trzpieniowy CoroMill 316 z lutowaną ceramiczną wymienną częścią roboczą przeznaczony do obróbki zgrubnej, stanowi produktywne rozwiązanie do części silników lotniczych z materiałów z grupy ISO S. W pierwszej kolejności koncepcja wymiennej części roboczej sprzyja elastyczności zastosowań. Frez dostępny jest także w wersji z sześcioma ostrzami/rowkami wiórowymi i promieniem zaokrąglenia na narożach, umożliwiając znaczną produktywność frezowania walcowego, oraz w wersji z czterema ostrzami/rowkami wiórowymi, która ma usprawniać frezowanie czołowe dzięki geometrii przeznaczonej do dużych posuwów.
Ceramika narzędziowa frezów trzpieniowych umożliwia zastosowanie innych metod skrawania niż w przypadku tradycyjnych węglikowych frezów trzpieniowych. Co istotne, wyjątkowy gatunek materiału narzędziowego nazwany S1KU SiAlON został stworzony specjalnie w celu zapewnienia doskonałej jakości obróbki superstopów na bazie niklu. Sukcesom w obróbce sprzyja ujemna geometria i wynikająca z niej duża wytrzymałość krawędzi skrawającej. Charakteryzuje się on także ścinem T, zwiększającym stabilność obróbki.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
SiAlON odznacza się składem chemicznym z tlenku glinu i azotku krzemu (Al203+Si3N4). Połączenie to sprzyja większej odporności na zużycie, nawet w podwyższonych temperaturach.
Stabilny przebieg obróbki
Zaleca się stosowanie sztywnego zamocowania w każdym przypadku oraz frezowanie zawsze bez udziału chłodziwa. Zamiast chłodziwa, zakłady obróbki skrawaniem powinny używać sprężonego powietrza, ponieważ w tak wysokich temperaturach chłodziwo jest bezużyteczne. Ponadto, stosowanie chłodziwa sprzyja szokowi termicznemu i ma negatywny wpływ na trwałość narzędzia. Ważna jest wymagana duża prędkość obrotowa obróbki, nie mniejsza niż 13 tys. obr./min. Kolejne zalecenia dotyczą stosowania frezowania współbieżnego, a także zaprogramowania drogi narzędzia, która utrzymuje je w stałym kontakcie z materiałem.
Jest oczywiste, że w przyszłości materiały na bazie niklu będą odgrywać istotną rolę w produkcji lotniczej. Z produkcją podzespołów silników lotniczych wiąże się jednak wiele wyzwań. Jedynie ciągłe dążenie do tworzenia innowacyjnych rozwiązań, takich jak technologia z wykorzystaniem ceramicznych frezów trzpieniowych, może umożliwić zakładom pracującym dla przemysłu lotniczego optymalizację procesu obróbki.
Źródło: Sandvik Coromant
