Inovațiile din domeniul strunjirii materialelor exotice conduc la creșteri de productivitate

Scule

de Iscar Tools

Inovațiile din domeniul strunjirii materialelor exotice conduc la creșteri de productivitate

Strunjirea oţelurilor inoxidabile, a superaliajelor și a altor materiale greu prelucrabile devine din ce în ce mai puțin dificilă, ca rezultat al modernizării echipamentelor și al introducerii conceptului HPC (High Pressure Coolant - lichid de răcire la presiune înaltă). În cele mai multe cazuri, prin simpla utilizare a lichidelor de răcire la presiuni joase și a unor scule moderne, productivitatea se poate mări cu cel puțin 20%, concomitent cu dublarea durabilității muchiei așchietoare.

Mai mult, la creșterea presiunii în intervalul 70-300 bari, câștigurile fac un salt mult mai mare. Altfel spus, utilizând corect conceptul HPC și sculele adecvate acestuia, se pot obține în mod constant progrese spectaculoase ale durabilității și ale productivității.
Mai întâi vom trece în revistă progresele aduse în strunjirea materialelor exotice (superaliaje), a oțelurilor inoxidabile și a aliajelor de titan:

  • un exemplu de îmbunatățire în strunjirea de ebos a oțelului inoxidabil austenitic 316L îl reprezintă introducerea noii carburi ISCAR IC6015. Creșterea de durabilitate a fost de la 4 la aproape 10 piese pe muchie, în condițiile unei viteze de așchiere mărite cu 20%. Operația a fost realizată cu răcire convențională.

  • în mod asemănător, strunjirea super-aliajelor dure a cunoscut progrese prin utilizarea noii ceramice ISCAR (whisker) IW7, care se comportă foarte bine chiar și în cazul operațiilor de ebos. Aceste plăcuțe, prin comparație cu cele clasice din carbură, au realizat rate de îndepărtare a materialului de 8 până la de 10 ori mai mari. Noile plăcuțe ceramice au o rezistență extrem de bună în prelucrări cu viteze ridicate, astfel încât materiale dure precum STELITE pot fi încălzite suficient în timpul prelucrării. Astfel, duritatea lor scade, prelucrabilitatea crește iar operația de strunjire ajunge la performanțe fără precedent.

Controlul energiei termice degajate și al formarii așchiei

Cele mai multe avantaje în procesul așchierii se obțin din controlul căldurii degajate și a producerii unei așchii corecte din aceste materiale moi, lipicioase, bogate în nichel și cobalt.

Aceste procese controlate au fost posibile datorită proiectării moderne a plăcuțelor. Chiar și fără utilizarea noului sistem de răcire HPC, proiectarea unei muchii foarte ascuțite, a unei suprafețe de degajare lucioase, alunecoase, adăugarea unei acoperiri rezistente la temperatura înaltă, combinată cu un spărgător de așchii agresiv, au fost atuurile în realizarea performanțelor.

Combinația de proprietăți descrisă mai sus duce la fragmentarea rapidă a așchiei și la evacuarea ei rapidă din zona de degajare, pentru a nu-i da posibilitatea să adere la muchie (și să formeze muchie falsă). Este prevenită astfel supraîncălzirea muchiei așchietoare și aglomerarea dezordonată a așchiilor în zona dintre sculă și materialul de prelucrat, situație care ar duce la apariția așchierii suplimentare, nedorite, chiar a șpanului deja format și neeliminat. Reamintim, așchiile formate pot fi chiar mai dure și mai fragile decât materialul de bază, amplificând distrugerile produse de re-așchiere. Prin introducerea HPC, lichidul (cu punct de fierbere de 350°C) rămâne în faza lichidă, menținând astfel lubrifierea, capacitatea de răcire și forța de împingere a așchiilor formate. Mai mult, debitul creat de HPC este suficient de ridicat pentru a crea un vârtej hidraulic în zona așchietoare, cu efect de reducere substanțială a frecării - cu toate urmările sale pozitive.

În continuare vom prezenta mai în amănunt noile soluții ISCAR pentru prelucrarea materialelor dificile.

Plăcuțele ISCAR realizate din carbura IC6015 sunt ,,echipate” cu spărgătorul agresiv de tip M și acoperire SUMOTEC de tip CVD, care îmbunatățește rezistența la smulgeri în intervalul de prelucrări M10-20 (prelucrări continue/finiții) în condiții stabile. De fapt, întreaga suprafață exterioară a plăcuței beneficiază de tratamentul post-acoperire SUMOTEC - descoperire ISCAR - care a dovedit performanțe mai înalte cu cel puțin 30% față de toate celelalte carburi, în toate tipurile de aplicații.

În curând vom beneficia de noua carbură IC6025, cu aceleași avantaje și o geometrie adecvată domeniului M15-25 (ebos/așchiere întreruptă) – figura 1.

  HELITURN și HELITURN LD

Plăcuțele așchietoare aparținând acestei familii sunt prevăzute cu muchii super-pozitive, elicoidale, capabile să așchieze cu avansuri ridicate. Aceste calități permit strunjirea în condiții optime a oțelurilor inoxidabile, a aliajelor pe baza de nichel si titan.
Versiunea ,,LD” aduce o nouă combinație între muchii foarte ascuțite și agresivele spărgătoare HM și M4MW, care aduc avantaje substanțiale în prelucrarea materialelor moi și foarte moi. Muchia elicoidală creează intrări și ieșiri progresive, mai ușoare, reducând apariția șocurilor în punctele de contact muchie-material. În afară de durabilitatea superioară obținută, unghiul mare de degajare aduce o reducere suplimentară a puterii consumate, de aprox 10%.

Spre deosebire de multe alte plăcuțe ceramice, noile soluții ISCAR în calitatea IW7-whiskers sunt capabile să realizeze operații de ebos și semi-finitie în super- aliaje. Materialul de bază al plăcuței, foarte dur, asigură o rezistență la frecare în prelucrarea materialelor dure, iar carbură de siliciu (whiskers) mărește substanțial rezistentă la șocuri. Plăcuța rezistă extrem de bine la temperaturi înalte, astfel încât se pot face prelucrări la viteze ridicate. Materialul își pierde astfel din duritate în zona de prelucrare, ușurând formarea și îndepărtarea așchiei.
Producătorii din domeniul aeronautic anunță îmbunatățiri substanțiale la utilizarea IW7, comparativ cu alte soluții ceramice, în prelucrarea INCONEL 718 ți WASPALLOY (figura 2).

High Pressure Coolant (HPC)

Chiar dacă am fost puși la curent în ultima perioadă cu avantajele deosebite ale sistemului de răcire la presiune înaltă (HPC), am fost poate reținuți în introducerea lui imediată în producție din cauza echipamentelor suplimentare (și a costurilor) și totodată, din cauza nesiguranței pe care o aduce o tehnologie ,,neîncercată”. Mai jos redăm câteva aspecte:

Neîncercată?

Tehnologia și-a dovedit superioritate în industria aeronautică, energetică și cea producătoare de echipamente turbo. Pe de o parte, experiența din practică evidentiază că se pot amplifica regimurile de două, până la de trei ori, fără a avea pierderi de durabilitate. Alți utilizatori, preocupați în special de mărirea durabilității, raportează creșteri ale acesteia până la de 7 ori mai mare, nemodificând regimurile existente. Ne referim în special la strunjiri interioare și exterioare în titan și inconel, în componente ale echipamentelor turbo, structuri din titan din domeniul aeronautic și o mare varietate de componente din oțeluri inoxidabile.

Echipament suplimentar, costuri și disponibilitate?

Era o problemă în anii de început, nu și acum. Când a fost introdusă metoda, în anii 50, nu exista încă posibilitatea utilizării unor turații mari și nu erau nici pompe suficient de puternice, pentru a face din acest procedeu unul utilizabil în producție.

Astăzi însă, majoritatea furnizorilor de mașini-unelte oferă opțional posibilitatea realizării de turații extrem de ridicate și pompe de înaltă presiune. Prelucrarea cu viteza mare (High Speed Machining) devine din ce în ce mai mult un procedeu obișnuit și nu o excepție, în domenii industriale în care oțelurile inoxidabile și super-aliajele sunt prezente frecvent.

HPC - Scule Pregătite

Recent, sculele ,,HPC - gata echipate” au devenit din ce în ce mai accesibile. Prevăzute cu geometriile și proprietățile fizice adecvate materialelor greu de prelucrat, sculele HPC dedicate - precum linia ISCAR JETHP - sunt de asemenea proiectate și realizate astfel încât să elibereze lichidul de răcire prin sculă, într-un jet concentrat, asemănător laserului, direcționat în zona de așchiere și cu efect și asupra zonelor imediat învecinate. Această condiție este esențială. Efectul care trebuie să fie obținut este unul combinat de răcire puternică, lubrifiere, de creare a unui jet hidraulic concentrat, de călire a așchiilor care să devină astfel fragile și fragmentabile în segmente mici, ușor de controlat și eliminat. În drumul său dinspre rezervor către zona de așchiere, lichidul are, de asemenea, efectul benefic al răcirii sculei-suport și a plăcuței.

Adevăratele scule HPC sunt proiectate să lucreze la presiuni de 70-300 bari. Sculele HPC sunt indispensabile obținerii performanăelor descrise; sistemele de răcire standard sunt pur si simplu neadecvate. Principalele diferenăe sunt următoarele:
1) În ce loc anume și cât de precis reușește să țintească jetul de lichid;
2) Cât de adecvat este diametrul orificiului din sculă, astfel încât să se obțină presiunea corectă la ieșirea lichidului.

Aici se face diferența dintre, spre exemplu, spălarea sub presiune și sistemele obișnuite, cu furtun, pentru udarea grădinii.

Experiența și beneficiile acesteia

Practicienii experimentați în metoda HPC, au acumulat suficiente cunoștințe despre proces pentru a putea împartăși din experiența lor noilor utilizatori. Iată câteva secrete care v-ar putea ajuta să pășiti cu dreptul în acest domeniu:

  • utilizați scule din carbură. Sculele ceramice sau cele placate cu CBN nu își îmbunatățesc perfomanțele în aceeași masură, prin utilizarea HPC.

  • direcționați lichidul prin sculă. Nu utilizați un dispozitiv adițional care să furnizeze un jet HPC. Este posibil să creați confuzie și astfel avantajele atât de mari ale acestei metode să fie anulate la prima utilizare.

  • dacă aveți nevoie de răcire suplimentară (spre exemplu observați ca o mare parte a lichidului se transformă în vapori sau așchiile nu sunt îndepărtate suficient de bine), mariți debitul, nu presiunea. Astfel, obtineți un procedeu mai eficient, mai ieftin.

  • cum să estimăm cerințele specifice de răcire în cazul unei operații? O regulă bună ar fi să luați în considerare un debit de 2 litri pe minut, pentru fiecare cal putere consumat. De exemplu, o operație care solicită 10HP, va avea nevoie de un debit de lichid de 20 litri pe minut, pentru crearea efectului de presiune eficient.

Soluțiile ISCAR în domeniul prelucrării materialelor problematice pot aduce un surplus substanțial de productivitate. Dacă aveți în continuare dificultăți în strunjirea acestor materiale, puteți contacta specialiștii ISCAR, care vă pot ajuta să aplicați strategia adecvată fiecărei operații.



Accept cookie

www.ttonline.ro utilizează fişiere de tip cookie pentru a personaliza și îmbunătăți experiența ta pe Website-ul nostru.

Te informăm că ne-am actualizat politicile pentru a integra în acestea și în activitatea curentă a www.ttonline.ro cele mai recente modificări propuse de Regulamentul (UE) 2016/679 privind protecția persoanelor fizice în ceea ce privește prelucrarea datelor cu caracter personal și privind libera
circulație a acestor date. Înainte de a continua navigarea pe Website-ul nostru, te rugăm să aloci timpul necesar pentru a citi și înțelege conținutul Politicii de Cookie.

Prin continuarea navigării pe Website-ul nostru confirmi acceptarea utilizării fişierelor de tip cookie conform Politicii de Cookie. Îți mulțumim pentru acest accept și nu uita totuși că poți modifica în orice moment setările acestor fişiere cookie urmând instrucțiunile din Politica de Cookie.

Da, sunt de acord