Ne-kovové a jiné mechanické zpracování - Knowledge

Obrábění titanových slitin, superslitin a nekovových-materiálů

1. Obrábění titanové slitiny

Titanové slitiny jsou široce používány v letectví, medicíně a biomedicíně kvůli jejich vysokému poměru pevnosti-k-hmotnosti, odolnosti proti korozi a biologické kompatibilitě. Jsou však klasifikovány jako obtížně-obrobitelné-materiály, protože mají nízkou tepelnou vodivost, vysokou chemickou reaktivitu a tendenci-zpevňovat.

Klíčové techniky obrábění:

CNC frézování: Běžně se používají vysokorychlostní-karbidové frézy. Strategie dynamického frézování pomáhají snižovat hromadění tepla a opotřebení nástroje. Například otáčky vřetena až 18 000 ot./min mohou dosáhnout tolerancí ±0,02 mm u titanu třídy 5.

Soustružení: Vyžaduje pevné nastavení a ostré nástroje. Dynamické metody soustružení se používají ke stabilizaci řezných sil a zabránění chvění, zejména u pružných titanových součástí.

Vrtání a vyvrtávání: Používání ostrých karbidových vrtáků, vysokotlaké{0}}chladicí kapaliny (Větší nebo rovno 70 barů) a nízké rychlosti posuvu je nezbytné pro zabránění přehřátí a zajištění rozměrové přesnosti.

Šroubové frézování: Efektivní pro hrubovací operace, rovnoměrné rozložení řezného tlaku a snížení opotřebení nástroje.

5-osé obrábění: Umožňuje složité geometrie a zkracuje dobu nastavování, což je užitečné zejména v leteckém průmyslu a výrobě lékařských implantátů.

Chladicí kapalina a nástroje:

Výhodné jsou emulzní nebo syntetické chladicí kapaliny s vysokou mazací schopností.

Vnitřní přívod chladicí kapaliny a držáky nástrojů-tlumících vibrace zlepšují kvalitu povrchu a životnost nástroje.

Hybridní držáky tlumení mohou snížit vibrace až o 40 %, což umožňuje zrcadlové-dokončení tenkostěnných dílů-.

2. Obrábění superslitiny (např. GH4169, GH2747)

Superslitiny, zejména slitiny na bázi niklu,{0}}jako jsou GH4169 a GH2747, jsou kritické pro vysokoteplotní aplikace, jako jsou plynové turbíny, tryskové motory a letecké součásti. Vykazují vynikající odolnost proti tečení, odolnost proti oxidaci a pevnost při zvýšených teplotách, ale je extrémně obtížné je obrábět.

Klíčové výzvy:

Vysoké řezné síly a teploty

Rychlé opotřebení nástroje v důsledku mechanického kalení

Nízká tepelná vodivost vedoucí ke koncentraci tepla na břitu nástroje

Strategie obrábění:

Nástrojové materiály: Použití nástrojů z karbidu, keramiky nebo kubického nitridu boru (CBN).

Nízké řezné rychlosti: Ke snížení tvorby tepla

Vysokotlaká{0} chladicí kapalina: Nezbytné pro odvod třísek a chlazení

Stabilní nastavení: Pevné přípravky a krátké vyložení nástroje pro minimalizaci vibrací

Techniky zpracování:

Soustružení a frézování: Často se provádí za kontrolovaných podmínek s optimalizovanými dráhami nástroje a průtokem chladicí kapaliny

Kování a tepelné zpracování: Před obráběním se superslitiny často kují při vysokých teplotách (např. 950–1300 stupňů) a podstupují zpracování roztokem + stárnutím, aby se zlepšila obrobitelnost a mechanické vlastnosti

Simulace a optimalizace: Modelování konečných prvků (např. DEFORM) se používá k predikci teplotních a deformačních polí během kování a obrábění

3. Obrábění ne-kovových materiálů

Nekovové materiály, jako jsou plasty, keramika, sklo a kompozity, se stále častěji používají v leteckém, elektronickém a lékařském průmyslu kvůli jejich nízké hmotnosti, odolnosti proti korozi a přizpůsobeným vlastnostem.

Běžné nekovové-materiály:

Plasty: ABS, polykarbonát, PEEK, PTFE

Keramika: Alumina, zirkonie, karbid křemíku

Sklo: Quartz, optické sklo

Kompozity: Uhlíková vlákna, skelná vlákna, lamináty

Techniky obrábění:

CNC obrábění: Vysoce{0}}přesné frézování a soustružení pomocí diamantových{1}}nástrojů s povlakem nebo tvrdokovu

Řezání laserem: Speciálně pro plasty a kompozity

Ultrazvukové obrábění: Pro tvrdé a křehké materiály, jako je keramika

Řezání vodním paprskem: Vhodné pro materiály citlivé na teplo-

Klíčové úvahy:

Výběr nástroje: Je třeba zabránit nadměrnému teplu a roztavení materiálu