Ne-kovové a iné mechanické spracovanie - Vedomosti

Obrábanie titánových zliatin, superzliatin a nekovových-materiálov

1. Obrábanie titánovej zliatiny

Zliatiny titánu sú široko používané v leteckom a kozmickom priemysle, v zdravotníctve a biomedicíne vďaka ich vysokému pomeru pevnosti-k{1}}hmotnosti, odolnosti voči korózii a biologickej kompatibilite. Sú však klasifikované ako ťažko-obrobiteľné-materiály, pretože majú nízku tepelnú vodivosť, vysokú chemickú reaktivitu a tendenciu-vytvrdzovať.

Kľúčové techniky obrábania:

CNC frézovanie: Bežne sa používajú vysokorýchlostné-karbidové stopkové frézy. Stratégie dynamického frézovania pomáhajú znižovať hromadenie tepla a opotrebovanie nástroja. Napríklad otáčky vretena až do 18 000 otáčok za minútu môžu dosiahnuť tolerancie ± 0,02 mm v prípade titánu triedy 5.

Sústruženie: Vyžaduje pevné nastavenie a ostré nástroje. Dynamické metódy sústruženia sa používajú na stabilizáciu rezných síl a zabránenie chveniu, najmä pri pružných titánových komponentoch.

Vŕtanie a vŕtanie: Používanie ostrých karbidových vrtákov, vysokotlakového{0}}chladiaceho média (väčšieho alebo rovného 70 barov) a nízkych rýchlostí posuvu je nevyhnutné na zabránenie prehriatiu a zabezpečenie rozmerovej presnosti.

Skrutkové frézovanie: Efektívne pre hrubovacie operácie, rovnomerné rozloženie rezného tlaku a zníženie opotrebenia nástroja.

5-osové obrábanie: Umožňuje zložité geometrie a znižuje čas nastavenia, čo je obzvlášť užitočné pri výrobe kozmických a lekárskych implantátov.

Chladiaca kvapalina a nástroje:

Výhodné sú emulzie alebo syntetické chladiace kvapaliny s vysokou mazivosťou.

Vnútorný prívod chladiacej kvapaliny a držiaky nástrojov-tlmiacich vibrácie zlepšujú povrchovú úpravu a životnosť nástroja.

Hybridné držiaky tlmenia môžu znížiť vibrácie až o 40 %, čím umožňujú zrkadlovú-finišu tenkostenných častí-.

2. Obrábanie superzliatiny (napr. GH4169, GH2747)

Superzliatiny, najmä zliatiny{0} na báze niklu, ako sú GH4169 a GH2747, sú kritické pri vysokoteplotných aplikáciách, ako sú plynové turbíny, prúdové motory a letecké komponenty. Vykazujú vynikajúcu odolnosť proti tečeniu, odolnosť proti oxidácii a pevnosť pri zvýšených teplotách, ale je mimoriadne ťažké ich opracovať.

Kľúčové výzvy:

Vysoké rezné sily a teploty

Rýchle opotrebovanie nástroja v dôsledku mechanického spevnenia

Nízka tepelná vodivosť vedúca ku koncentrácii tepla na ostrí nástroja

Stratégie obrábania:

Materiály nástrojov: Použitie nástrojov z karbidu, keramiky alebo kubického nitridu bóru (CBN).

Nízke rezné rýchlosti: Na zníženie tvorby tepla

Vysokotlaková-chladiaca kvapalina: Nevyhnutné pre odvod triesok a chladenie

Stabilné nastavenia: Pevné upínacie prvky a krátke presahy nástroja na minimalizáciu vibrácií

Techniky spracovania:

Sústruženie a frézovanie: Často sa vykonáva za kontrolovaných podmienok s optimalizovanými dráhami nástroja a prietokom chladiacej kvapaliny

Kovanie a tepelné spracovanie: Pred obrábaním sa superzliatiny často kujú pri vysokých teplotách (napr. 950–1300 stupňov) a podrobujú sa spracovaniu roztokom + starnutím, aby sa zlepšila obrobiteľnosť a mechanické vlastnosti

Simulácia a optimalizácia: Modelovanie konečných prvkov (napr. DEFORM) sa používa na predpovedanie teplotných a deformačných polí počas kovania a obrábania

3. Obrábanie-nekovových materiálov

Ne{0}}kovové materiály, ako sú plasty, keramika, sklo a kompozity, sa čoraz častejšie používajú v leteckom, elektronickom a medicínskom priemysle kvôli ich nízkej hmotnosti, odolnosti voči korózii a prispôsobeným vlastnostiam.

Bežné-kovové materiály:

Plasty: ABS, polykarbonát, PEEK, PTFE

Keramika: Alumina, zirkón, karbid kremíka

sklo: Quartz, optické sklo

Kompozity: Uhlíkové vlákno, sklenené vlákno, lamináty

Techniky obrábania:

CNC obrábanie: Vysoko presné{0}}frézovanie a sústruženie pomocou diamantových{1}}nástrojov s povlakom alebo tvrdokovu

Laserové rezanie: Špeciálne pre plasty a kompozity

Ultrazvukové obrábanie: Pre tvrdé a krehké materiály ako je keramika

Rezanie vodným lúčom: Vhodné pre materiály citlivé na teplo-

Kľúčové úvahy:

Výber nástroja: Je potrebné zabrániť nadmernému teplu a roztaveniu materiálu