Ikke-metallisk og annen mekanisk prosessering - Kunnskap

Maskinering av titanlegeringer, superlegeringer og ikke-metalliske materialer

1. Maskinering av titanlegering

Titanlegeringer er mye brukt i romfart, medisinsk og biomedisinsk felt på grunn av deres høye styrke-til-vektforhold, korrosjonsbestandighet og biokompatibilitet. Imidlertid er de klassifisert som vanskelige-å-bearbeide materialer på grunn av deres lave varmeledningsevne, høye kjemiske reaktivitet og arbeids-herdingstendens.

Viktige maskineringsteknikker:

CNC fresing: Høyhastighets-endefreser av karbid er ofte brukt. Dynamiske fresestrategier bidrar til å redusere varmeoppbygging og verktøyslitasje. For eksempel kan spindelhastigheter opp til 18 000 rpm oppnå toleranser på ±0,02 mm i grad 5 titan.

Snuing: Krever stive oppsett og skarpe verktøy. Dynamiske dreiemetoder brukes for å stabilisere skjærekrefter og unngå skravling, spesielt i fleksible titankomponenter.

Boring og boring: Bruk av skarpe hardmetallbor,-høytrykkskjølevæske (større enn eller lik 70 bar) og lave matehastigheter er avgjørende for å forhindre overoppheting og sikre dimensjonsnøyaktighet.

Spiralfresing: Effektiv for grovarbeid, fordeler skjæretrykket jevnt og reduserer verktøyslitasje.

5-akset maskinering: Muliggjør komplekse geometrier og reduserer oppsetttiden, spesielt nyttig i romfart og produksjon av medisinske implantater.

Kjølevæske og verktøy:

Emulsjon eller syntetiske kjølevæsker med høy smøreevne er foretrukket.

Innvendig kjølevæsketilførsel og vibrasjons-dempende verktøyholdere forbedrer overflatefinishen og verktøyets levetid.

Hybriddempende holdere kan redusere vibrasjon med opptil 40 %, noe som muliggjør speil-lignende finish på tynne-vegger.

2. Superlegeringsbearbeiding (f.eks. GH4169, GH2747)

Superlegeringer, spesielt nikkel-baserte legeringer som GH4169 og GH2747, er kritiske i høy-temperaturapplikasjoner som gassturbiner, jetmotorer og romfartskomponenter. De viser utmerket krypemotstand, oksidasjonsmotstand og styrke ved høye temperaturer, men er ekstremt vanskelige å bearbeide.

Nøkkelutfordringer:

Høye skjærekrefter og temperaturer

Rask verktøyslitasje på grunn av arbeidsherding

Lav varmeledningsevne som fører til varmekonsentrasjon ved verktøykanten

Maskineringsstrategier:

Verktøy materialer: Bruk av belagt karbid, keramikk eller kubisk bornitrid (CBN) verktøy

Lave skjærehastigheter: For å redusere varmeutvikling

Høytrykkskjølevæske.-: Nødvendig for sponevakuering og kjøling

Stabile oppsett: Stive armaturer og korte verktøyoverheng for å minimere vibrasjoner

Behandlingsteknikker:

Dreiing og fresing: Utføres ofte under kontrollerte forhold med optimaliserte verktøybaner og kjølevæskestrøm

Smiing og varmebehandling: Før maskinering blir superlegeringer ofte smidd ved høye temperaturer (f.eks. 950–1300 grader) og gjennomgår løsning + aldringsbehandlinger for å forbedre bearbeidbarheten og mekaniske egenskaper

Simulering og optimalisering: Finitt element-modellering (f.eks. DEFORM) brukes til å forutsi temperatur- og tøyningsfelt under smiing og maskinering

3. Maskinering av ikke-metallisk materiale

Ikke-metalliske materialer som plast, keramikk, glass og kompositter brukes i økende grad i romfart, elektronikk og medisinsk industri på grunn av deres lette vekt, korrosjonsbestandighet og skreddersydde egenskaper.

Vanlige ikke-metalliske materialer:

Plast: ABS, polykarbonat, PEEK, PTFE

Keramikk: Alumina, zirkoniumoksid, silisiumkarbid

Glass: Kvarts, optisk glass

Kompositter: Karbonfiber, glassfiber, laminater

Maskineringsteknikker:

CNC maskinering: Høy-fresing og dreiing med diamant-belagt eller karbidverktøy

Laserskjæring: Spesielt for plast og kompositter

Ultralyd maskinering: For harde og sprø materialer som keramikk

Vannstråleskjæring: Egnet for varme-sensitive materialer

Viktige hensyn:

Verktøyvalg: Må unngå overdreven varme og materialesmelting