Industria aerospaţială: Prelucrarea titanului rapid şi sigur

Walter îmbunătăţeşte prelucrarea titanului cu scule speciale

Walter Xpress pentru industria aerospațială este o gamă concepută pentru a răspunde cerințelor exigente ale acestei industrii. În special, sculele din carbură metalică cu dimensiuni specifice ale clientului sunt disponibile pentru livrare în decurs de două până la maximum trei săptămâni. O nouă tehnologie inovatoare de acoperire, împreună cu tehnologia de producere a sculelor, asigură faptul că durabilitatea acestora este mai mult decât dublă în unele cazuri.

În industria aerospațială, se procedează puțin diferit în comparație cu alte industrii. Greutatea joacă un rol esențial, iar fiecare gram mai puțin, contează. În ultimă instanță, greutatea unui produs determină rentabilitatea acestuia, mai degrabă decât prețurile pe piese și componente.

Nu e de mirare că titanul se bucură de o creștere și o popularitate considerabilă în această industrie. Acesta se aplică în special în cazul componentelor structurale pentru care este importantă și rezistența ridicată. Printre exemplele tipice se numără ușile și cadrele acestora și numeroase componente ale trenului de aterizare. Titanul este, de asemenea, rezistent la coroziune și temperatură.

În orice caz, producătorii de aeronave pentru aviația civilă se confruntă din ce în ce mai des cu presiunile unui producător de serie, așa cum se cunoaște, de exemplu, din industria automobilelor. Până în prezent, Boeing, Airbus și, într-o mai mică măsură, Bombardier au împărțit, în principal, piața între ele. Între timp, noi concurenți din China și Rusia se pregătesc să intre pe piață. Presiunea pentru ca producția să devină cât mai eficientă din punct de vedere al costurilor este, prin urmare, în creștere. Walter aduce o contribuție importantă în acest sens prin gama Xpress Aerospace.

Dezvoltarea ulterioară a sistemelor de Scule

Provocarea: Titanul este mai dificil de prelucrat decât aluminiul, care a fost utilizat în mare măsură până acum. Reactivitatea sa chimică ridicată duce la adeziunea șpanului la muchia de așchiere în timpul prelucrării. Conductivitatea termică redusă a materialului permite temperaturilor din muchia de așchiere să crească semnifica tiv. Așchiile rezultate sunt adesea extrem de dure și abrazive. Modulul de elasticitate scăzut poate determina îndoirea piesei de prelucrat.

Împreună cu solidificarea materialului în zona muchiei, aceasta reduce durabilitatea sculei chiar și la viteze mici de prelucrare.

Costurile cu sculele depind, de asemenea, în mod semnificativ de cerințele pe care le prezintă componentele și materialele, precum și de proces.

Scăderea grosimii peretelui poate determina piesele să devină extrem de instabile, astfel încât un accent important se pune pe stabilitatea mașinii și pe prindere.

Utilizarea strategiei de răcire potrivită are, de asemenea, o influență semnificativă asupra durabilității sculei. Walter își dezvoltă continuu sistemele de scule cu scopul de a reduce timpii de prelucrare. Substraturile din carbură, tehnologiile noi de acoperire și macro/ micro-geometria sculelor de așchiere joacă un rol important aici. Cu toate acestea, strategia de prelucrare poate fi optimizată în continuare și în colaborare cu specialiștii CAD/CAM.

Toate acestea fac ca așchierea de înaltă performanță (HPC) și așchierea cu dinamică mare (HDC) pentru finisarea și degroșarea titanului să fie posibile astăzi.

• FOTO 1. Freza știulete Walter BLAXX M3255. Imagine: Walter AG

Frezarea dinamică cu Walter Prototyp Ti38 Z6-10 și o nouă acoperire inovatoare permit atingerea unor viteze de așchiere de până la 140 m/min. Soluțiile cu dinți multipli, cu până la zece dinți, permit ca avansul să fie crescut cu până la 50% la angajament redus al sculei. Aceste soluții pentru scule din carbură pot obține în final o creștere a volumului de șpan de până la 50% în comparație cu soluțiile convenționale.

Acoperirea determină durabilitatea sculei

Un exemplu de tehnologie nouă pentru substrat și acoperire este sortul PVD (acoperire cu depunere fizică de vapori) pentru sculele din carbură metalică din gama Walter Prototyp Ti. Această acoperire crește în mod substanțial durabilitatea sculei în comparație cu acoperirea convențională AlCrN (nitrură de crom și aluminiu) - cu până la 100% și mai mult.

Aceasta înseamnă că durabilitatea sculei la prelucrarea unui cadru de fereastră din titan 3.7164 cu o rezistență la tracțiune de 1250 N/mm², la semi-finisare și finisare cu ajutorul Walter Prototyp HPC Ti40 a fost sporită cu 154%, de la 175 de minute la 444 de minute.

Folosirea Walter Prototyp HDC Ti38 L pentru finisarea conturului exterior a crescut durabilitatea sculei cu 116%. Viteza a crescut cu 25%, iar volumul de prelucrare cu 23%.

O altă inovație este tehnologia de acoperire prin CVD (depunere chimică de vapori) pentru sortul WSM45X de plăcuțe amovibile, care este utilizat, de exemplu, pentru freza știulete Walter BLAXX M3255. Acoperirea funcționează ca și protecție împotriva căldurii, facilitând viteze mari de așchiere de până la 65 m/min și prelungind durabilitatea sculei până la 130 de minute. Acest lucru face posibilă dublarea durabilității la prelucrarea componentelor structurale din titan, care se realizează în mod obișnuit folosind un amestec de frezare în plin și frezare în sensul avansului la o viteză de așchiere de 45 m/min și un avans de 0,12 mm. O altă opțiune este creșterea vitezei de așchiere la 65 m/min, cu o durabilitate constantă a sculei de aproximativ 60 de minute. Frezarea de finisare poate fi realizată și cu muchii așchietoare din PCD (diamant policristalin), care se numără printre cele mai dure materiale cunoscute.

Totuși, în acest caz, trebuie aplicată o strategie adecvată pentru răcire, pentru a menține temperatura de prelucrare de pe muchia de așchiere sub 600°C. În general, lichidul și concentrația lichidului de răcire au o influență semnificativă, în special asupra durabilității sculei. Este foarte important să introduceți agentul de răcire cât mai direct posibil în zona de lucru. Acest lucru este facilitat de canalele de răcire interioară ale sculelor. Răcirea cu presiune ridicată, cu o presiune de până la 70 bari, reprezintă o tehnologie de ultimă generație pentru mașinile-unelte noi. Soluțiile speciale pentru prelucrarea criogenică merg mai departe, lucrând cu dioxid de carbon lichid sau azot, care este chiar mai rece.

• FOTO 2. HDC Ti38. Imagine: Walter AG

De la simplu furnizor de scule la partener tehnic

Walter se consideră a fi un partener de procese digitale și, prin urmare, dezvoltă scule care sunt tot mai strâns legate de aplicații care oferă „soluții pentru componente”. Aceasta necesită o întreagă echipă de specialiști, iar aptitudinile adecvate CAD/CAM reprezintă o condiție esențială pentru evaluarea completă a proceselor. Astfel, Walter răspunde nevoilor clienților săi și oferă scule, soluții și servicii pe parcursul întregului proces.

În ceea ce privește această dezvoltare, Walter a demarat proiectul „Soluții pentru componente” în colaborare cu „Advanced Manufacturing Research Centre” de la Universitatea din Sheffield cu ceva timp în urmă. În cursul proiectului, s-au elaborat strategii speciale de prelucrare pentru toate formele de buzunare/locașe care apar la componentele structurale, folosind programele CAM utilizate în mod obișnuit în industria aerospațială. Această „casetă de scule” permite unui proces de prelucrare adecvat să fie rapid și eficient derivat dintr-un model 3D al unei componente a clientului.

Calitate superioară în cel mai scurt timp

Expresia „Răbdarea este răsplătită” nu se mai aplică zilelor noastre. Chiar și sculele de înaltă performanță, cu dimensiuni speciale ale clienților, sunt supuse unei presiuni imense a timpului. De aceea, încă de la începutul anului, Walter a oferit serviciul Walter Xpress în special pentru industria aerospațială. Soluțiile Xpress sunt disponibile pentru livrare în interval de două până la maximum trei săptămâni. Viteza începe de la procesul de comandă în sine.

Soluția software my.Walter permite acum clientului să proiecteze scula online singur sau împreună cu un reprezentant tehnic. Prin intermediul „Walter Xpress Online”, clientul primește o ofertă, o schiță 2D și un model 3D prin e-mail, în maxim o oră. Comanda în sine, care este adesea un obstacol în cadrul companiei, este, de asemenea, accelerată semnificativ folosind managementul sculelor Walter.