Noi orizonturi în prelucrarea cadrelor din titan pentru avioane

Scule

de Sandvik

Noi orizonturi în prelucrarea cadrelor din titan pentru avioane

Este preconizat ca industria aerospaţială să înregistreze o creştere impresionantă în următorii ani, deoarece consumatorii continuă să stimuleze cererea de rute noi şi o frecvenţă mai mare a zborurilor. Aceste aşteptări indică un rezultat: nevoia de a avea mai multe aeronave. Totodată, provocarea pentru producătorii de echipamente originale (OEM) va consta în accelerarea producţiei. Există, de asemenea, un efect indirect clar asupra lanţului de aprovizionare din industria aerospaţială. Atelierele mecanice din întreaga lume care deservesc acest sector trebuie să îndeplinească cerinţele în creştere privind capacitatea, producţia, calitatea, livrarea la timp şi preţul.

În ceea ce priveşte structurile de aeronave, cantitatea de piese de titan din aeronave continuă să crească, în mare parte datorită raportului său impresionant rezistenţă-greutate. Cu toate acestea, cadrele pentru avioane sunt componente mari şi există adesea o cantitate considerabilă de material de îndepărtat prin prelucrare înainte ca respectiva componentă finală să fie pregătită pentru asamblarea finală. Având în vedere acest lucru, este important ca furnizorii de scule aşchietoare să ofere soluţii care să permită o productivitate ridicată şi o durabilitate mare şi previzibilă a sculei.

O nouă abordare

O astfel de strategie este frezarea laterală cu avans mare, care diferă de abordările tradiţionale în materie de prelucrare ce utilizează prelucrări radiale mari şi obligă la viteze reduse de aşchiere de 40-60 m/min. În schimb, frezarea laterală cu avans mare se caracterizează prin prelucrare radială redusă, grosime constantă a aşchiilor şi viteză de avans mare.

Fig. 1

La Sandvik Coromant, echipa de cercetare şi dezvoltare a companiei şi-a propus crearea unei scule aşchietoare care să poată profita de avantajele unor noi strategii de frezare, cum ar fi frezarea laterală cu avans mare, cu sprijinul programării CAM, în ideea că productivitatea crescută şi durabilitatea prelungită a uneltelor ar putea aduce beneficii notabile.

După doi ani de cercetare intensă, rezultatul este freza cilindro-frontală cu carbură monobloc CoroMill® Plura HFS, o soluţie unică, cu o geometrie şi calitate care au fost concepute special pentru aliajele din titan. Se recomandă şi utilizarea strategiilor de frezare laterală cu avans mare.

Fig. 2

Viteze de aşchiere >100 m/min

Productivitatea a fost mereu o provocare pentru atelierele mecanice care produc piese din titan. Motivul este că prelucrabilitatea este limitată de reactivitatea chimică ridicată, de conductivitatea termică redusă şi de proprietăţile de ecruisare ale titanului. Pentru a preveni aceste probleme, cea mai recentă freză cilindro-frontală a fost proiectată pentru a oferi performanţe ridicate la prelucrarea aliajelor din titan la o viteză de aşchiere mai mare de 100 m/min, demonstrând totodată o durabilitate ridicată a sculei.

Mecanismul principal de uzură în timpul frezării aliajelor din titan este uzura prin difuzie, provocată de o interacţiune chimică între titanul din materialul de prelucrat şi elementele chimice din stratul de acoperire şi din substratul sculei. O temperatură mai ridicată în zona de aşchiere intensifică reacţia chimică, astfel că un sistem eficient de răcire este deosebit de important pentru cei care doresc să obţină o durabilitate ridicată a sculei.

Pentru a îmbunătăţi transferul de căldură din zona de aşchiere şi pentru a utiliza lichidul de răcire într-un mod mai eficient, cea mai nouă freză cilindrofrontală cu carbură monobloc este echipată cu un sistem de răcire intern dezvoltat recent.

Canalele pentru lichid de răcire au ieşiri (câte una pentru fiecare canal) care sunt poziţionate special pentru a permite lichidului să ajungă în partea cea mai încărcată termic a zonei de aşchiere. Pentru a creşte şi mai mult eficienţa răcirii, scula este echipată cu un sistem exclusiv de amplificare a răcirii (în curs de patentare), care prezintă canale de curgere a lichidului de răcire pe partea de degajare, proiectate pentru a îmbunătăţi dispersia căldurii.

Definirea calităţii şi a geometriei

Muchiile aşchietoare ascuţite reprezintă o altă condiţie preliminară pentru frezarea aliajelor din titan, deoarece acestea ajută la reducerea forţelor de aşchiere şi la minimizarea apariției ecruisării.

Pe noua sculă, muchiile ascuţite se combină cu o nouă acoperire (în curs de patentare) care prezintă un strat interior TiAlN şi un strat exterior care conţine silicon. Stratul exterior reacţionează cu aliajele din titan şi formează un strat submicronic subţire de protecţie peste stratul original. În timpul procesului de aşchiere, aşchiile nou formate alunecă pe stratul protector, împiedicând deteriorarea rapidă a stratului original şi prelungind durabilitatea sculei.

Rezultatele potenţiale ale folosirii noii freze în combinaţie cu strategiile de frezare laterală cu avans mare au fost deja demonstrate la o fabrică europeană exploatată de un mare producător de echipamente originale (OEM).

Aici, compania a dorit să crească producţia, să economisească timp şi să menţină costurile sub control în cazul prelucrării locaşurilor la cadrele pentru avioane realizate din Ti6Al4V, folosind un centru de prelucrare orizontală cu patru axe.

Fig. 3

Prin înlocuirea frezei cu plăcuţă amovibilă cu avans mare cu freza cilindro-frontală CoroMill® Plura HFS ISO S regimurile de aşchiere pot fi reglate corespunzător pentru a obţine avantajele necesare. De exemplu, viteza de aşchiere a crescut de la 50 la 110 m/min, în timp ce adâncimea de aşchiere axială a crescut de la 1 la 30 mm. În acelaşi timp, adâncimea de aşchiere radială a fost redusă.

Anterior, timpul de prelucrare al locaşurilor înfundate la cadrele pentru avioane a fost înregistrat ca fiind de 150 de minute, cu o durabilitate a sculei de 37,5 minute. Utilizând freza cilindro-frontală CoroMill® Plura HFS ISO S timpul de prelucrare a fost redus cu un factor de trei, în timp ce durabilitatea sculei a fost de patru ori mai mare.

În consecinţă, fabrica înregistrează economii anuale de 14000€ doar pentru operaţiunea de frezare a locaşurilor înfundate.


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.