Aschiabilitatea Si Sculele Necesare Pentru Prelucrarea Unor Aliaje Specifice Industriei Aeronautice. Proiectarea Tehnologiei de Fabricare a S.d.v. Urilor Pentru Un Reper Aferent

Așchiabilitatea si sculele necesare pentru prelucrarea unor aliaje specifice industriei aeronautice.

Proiectarea tehnologiei de fabricatie si a S.D.V.-urilor pentru un reper aferent.

Capitolul 1. Generalități

1.1 Scurt istoric al industriei aeronautice

Prelucrabilitatea metalelor și cunoașterea lor în industria aeronautică, aflată în continuă dezvoltare, constituie o importanță majoră pentru realizarea unor piese conforme, cu durabilitate crescută. Complexitatea pieselor si condițiile de eficiență maximă cerute pentru realizarea acestora conduc la apariția unor noi tehnologii de prelucrare, în .

Această industrie a început să prindă formă undeva la începutul secolului XX, după ce frații americani Wright au realizat primul zbor, cu succes, în anul 1903, fiind primii care au realizat un zbor cu motor. Deși enciclopediile și cărțile îi atestă pe aceștia ca inventatori ai avionului, la începutul aceluiași an, Richard Pearse și Traian Vuia au zburat și ei cu succes. Timp de 5 ani, realizarea acestor pionieri ai aviației a rămas la stadiul de experiment, până ce frații Wright au obținut un contract cu U.S. Army pentru realizarea unui avion în Franța, de către compania Astra. Lucrurile au prins amploare, astfel că în anul 1914 erau construite deja peste 2.000 de avioane. Tot în această perioadă, pe lângă construirea avioanelor militare, a început producția destinată transportului de pasageri și marfă.

Fig. 1.1 – Avionul frațiilor Wright și elicea acestuia construită din lemn

În decursul unui secol, avioanele au cunoscut schimbări și îmbunătățiri majore. De la avioanele din lemn și pânză, s-a ajuns la aeronave de 70-80 de metri capabile să zboare ore la altitudini mari. De ani de zile inginerii urmăresc scăderea unuia dintre cei mai importanți factori din industria aeronautică și anume, greutatea. S-a reușit reducerea greutății de exemplu, în cazul componentelor ca ventilatorul motorului, prin folosirea aliajelor de titan în locul oțelului.

1.2. Structura metalelor

Aproape în totalitate, materialele folosite de om se găsesc undeva în scoarța terestră a Pământului. Elementele chimice reprezintă principala structură a oricărei materii, iar majoritatea elementelor de aici sunt metalele. De multe ori însă, proprietățile unui metal nu sunt îndeajuns pentru a putea fi utilizate în mediul acvatic, terestru, aerian sau în condiții extreme. Să luam spre exemplu aluminiul. Este ușor, are o ductilitate și o maleabilitate bună, este rezistent la coroziune, dar în formă pură este mult prea slab pentru a putea fi utilizat pentru o perioadă îndelungată de timp. Fierul, metalul cu cea mai largă întrebuințare, este foarte dur, dar fragil și predispus la coroziune, ruginind foarte ușor în aerul umed.De aceea, orice element de care avem trebuință, rareori îl folosim in forma și structura sa inițială. Această combinație a cel puțin două elemente, în vederea obținerii unor proprietăți fizice sau chimice mai bune, poartă denumirea de aliaj. I se mai poate spune și „amestec de metale”, însă aceasta denumire nu este corectă deoarece există foarte multe cazuri în care celălalt element nu este unul metalic (ex: Fonta = Fe amestecat cu C). Până la 90% din compoziția unui aliaj poate fi reprezentată de metalul principal sau metalul de bază, restul fiind alcătuit din celelalte substanțe sau elemente componente.

Observate la nivel microscopic, se pot diferenția trei moduri de formare ale acestora:

Primul mod este dizolvarea elementelor într-o soluție solidă substițională. În felul acesta, rețeaua cristalină a unui element conține atomi ai celuilalt element chiar în pozițiile inițial ocupate de atomii primului element. În al doilea mod, elementele sunt dizolvate într-o soluție solidă interstițială. Aici, elementele unui metal ocupă spații între atomii din rețeaua cristalină a primului element. Al treilea mod este reprezentat de formarea unor așa numiți compuși intermetalici. Prin combinarea chimică a celor două metale se formează o structură reticulară a compusului cristalin.

Fig. 1.2 – Moduri de formare ale aliajelor

Principalele tipuri de aliaje sunt:

– Oțelurile aliate

– Bronzuri de plumb, bronzul roșu, bronzul cu aluminiu

– Alama

– Aliaje de Aluminiu

– Aliaje de Titan

– Duraluminiu

Există aliaje precum Nitinolul (Ni+ Ti) cu memoria formei care au capacitatea de a reveni la forma inițială după încetarea aplicării unui proces termic asupra acestuia. Acestea precum și alte aliaje moderne ajung la un număr mult mai mare de proprietăți în comparație cu ce a cunoscut industria în urma cu câteva zeci de ani. În prezent poate fi produsă chiar și sticlă metalică, o inovație revoluționară a industriei metalelor, fiind un compus de cinci elemente. Sticla metalică supusă la eforturi se îndoaie, spre deosebire de sticla în formă simplă care se sparge.

Aliajele pot fi prelucrate printr-o mare varietate de procedee, de la clasicele tehnici până la folosirea unor cuptoare electrice cu încălzire prin inducție. Pot fi supuse atât proceedelor de prelucrare la cald. cât și la rece, în funcție de materialele implicate și de caracteristicile aliajului. Tehnologia avansată din zilele noastre ne permite să simulăm pe calculator comportarea structurilor în diverse condiții și sub acțiunea solicitărilor, astfel încât se economisește timp. Acest timp poate fi alocat verificării mai minuțioase a structurii, în vederea identificării defectelor existente.

1.3. Caracteristicile procesului de așchiere

Așchierea este un proces complex fizico-mecanic prin care se îndepărtează adaosul de prelucrare sub formă de așchii, în scopul obținerii suprafețelor prelucrate ale pieselor finite.

Capitolul 2. Aliajele

2.1 Aliajele de Titan

Au fost introduse cu aproximativ 60 de ani în urmă și au devenit materiale de bază în industria aeronautică, energetică sau chimică, datorită comportării lor în situațiile critice. Deși motoarele aeronavelor sunt realizate în principal din titan turnat, datorită temperaturii foarte ridicate, aliaje precum Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo și Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo sunt specificate din ce în ce mai frecvent.

Din punct de vedere al cantității, titanul reprezintă al patrulea metal din compoziția scoarței terestre, constituind aproximativ 0,62%.[1] Se extrage deasemenea și din rutil, singurul oxid de titan stabil la temperaturi înalte.

Doar 5% din producția anuală a mineralelor de titan este destinată folosirii titanului ca metal. Restul de 95% reprezentând dioxidul de titan, utilizat în obținerea pigmenților artificiali, denumiți și alb de titan, . [2]

Aliajele de titan sunt metale constituite din titan în amestec cu alte elemente chimice. Cel mai des întâlnite aliaje ale titanului sunt cele cu fierul și cu aluminiul.

Producția de titan atât în stare pură cât și ca aliaje se grupează în trei mari grupe: alfa, alfa-beta și beta. Deși fiecare dintre aceste grupe necesită metodologii de prelucrare diferite și specifice, fiecare oferă o suită de proprietăți avantajoase pentru aplicarea lor într-un anumit domeniu.

Titanul pur, în zona Alfa este caracterizat de o structură cristalină hexagonal compactă, este stabilă până la temperatura camerei de 882*C. Faza beta, cu o structura cristalină cubică cu volum centrat, este stabilă de la 882*C până la punctul de topire de 1688*C.

2.2 Efectele elementelor de aliere

Adăugarea selectivă a elementelor de aliere titanului permit unei arii vaste de proprietăți fizice și mecanice să fie obținute.

Cele mai notabile efecte ale alierii cu aceste elemente sunt:

1. Stabilizarea fazei alpha respectiv, creșterea temperaturii la care aliajul va trece în faza beta.

2. Majoritatea elementelor, crom, cupru, niobiu, fier, mangan, molibden, tantal, vanadiu, stabilizează faza beta scăzând temperatura de transfomare (din alfa in beta).

3. Elemente ca staniul sau zirconiul se comportă ca substanțe neutre în raport cu titanul și afectează temperatua de transformare, consolidând faza alfa.

Un mare avantaj pe care îl are folosirea titanului îl reprezintă greutatea sa. Este dur ca oțelul dar are doar 60% din densitatea acestuia. Raportul duritate-greutate este cel mai bun existent la metale fiind cu 60% mai greu decât aluminiul, dar de două ori mai tare ca aliajul de aluminiu 6061-T6.

Ca și proprietate chimică a titanului remarcăm rezistența bună la coroziune. Din acest punct de vedere putem observa o asemănăre a acestuia cu platina.

Pentru utilizarea comercială a titanului poate fi modificat gradul de puritate cu Paladiu sau Ruteniu. Ti-0.15Pd este cel mai rezistent aliaj la coroziunea datorată acizilor și cel mai rezistent la atacurile agenților de halogenare. Deasemenea prezintă o prelucrabilitate foarte bună.Ti-0.05Pd este variantă mai slabă și mai ieftină a Ti-0.15Pd cu rezistență la coroziune similară acestuia.

Ti-0.1Ru are un cost mai mic și reprezintă varianta alternativă cu ruteniu pentru aliajul cu Paladiu în procent de 0.15%. Acesta are proprietăți fizice și mecanice similare.

Așchierea și prelucrarea titanului

Frezarea este un procedeu des întâlnit, fiind folosite îndeosebi frezele cilindro-frontale.

Pentru a analiza procedeele de așchiere ale titanului, doresc să amintesc două dintre cele mai mari producătoare de scule așchietoare la nivel mondial: Kennametal și Sandvik.

Oteluri inoxidabile

 Forma obisnuita  de otel  inoxidabil, cunoscuta ca 18-8, consta din fier aliat cu 18%crom, 8% nichel  si 0.08%carbon.Alte forme de otel inoxidabil contin  12-30% crom, adesea cu cantitati mai mici de alte metale, precum nichel, molibden si cupru.

Elementele chimice de aliere care se oxidează nesemnificativ Materialele de aliere care conțin aceste elemente chimice se pot introduce în încărcătura metalică înainte și după topirea ei. Este preferabil ca aceste materiale de aliere să se introducă înainte de subetapa de fierbere liniștită cu scopul eliminării gazelor din ele – în special, hidrogenul. Cantitatea de materiale de aliere se calculează, în principiu, fără pierderi. Pentru corectarea finală ordinea de introducere în baia metalică este Ni, Mo, Cu și Co. Sursa ș1ț recomandă corectarea Ni și Cu în timpul fierberii iar corectarea Mo și Co după ce zgura a fost dezoxidată. Sursa [3] indică pierderi de maximum 4%, prin vaporizare, sub influența arcului electric, în cazul Ni, Cu și Mo, atunci când sunt în proporții mari. Nichelul se utilizează sub formă de nichel primar (puritatea de 97,6…99,99%) – plăcuțe sau pelete – și oxid de nichel sub formă de praf sau pelete (în stare calcinată la temperaturi de minimum 9000C). Oxidul de nichel se introduce în cuptor după evacuarea zgurii de afinare. Nichelul primar se introduce atât o dată cu încărcătura cât și după topirea acesteia. Dacă nichelul primar se introduce în încărcătura laborarea oțelului în cuptoare electrice cu încălzire prin arc electric, căptușite bazic 53 solidă, trebuie luate în calcul pierderile prin vaporizare. Molibdenul se utilizează sub formă de feromolibden cu 50…65% Mo, molibdat de calciu, oxid de molibden, molibdenită (conține MoS) etc. În cazul în care conținutul de molibden din încărcătura metalică este de maximum 1%, calculul materialelor de aliere se face fără a lua în considerație pierderi prin oxidare – în cazul în care conținutul este mai mare de 1%, se admit pierderi prin oxidare de 2%, pierderi ce adunate peste pierderile de 1% prin vaporizare, determină luarea în calcul a unor pierderi de până la 3% . În cazul în care se cere un conțibut de molibden de 0,3…0,5%, se pot utiliza pentru aliere amestecuri de molibdenită cu fondanți și reducători, cum ar fi, de exemplu, materialul de aliere format din 1 kg molibdenită, 0,50 kg var, 0,17 kg cocs de petrol, 0,17 kg fluorină și 0,66 kg FeSi cu 75% sau materialul de aliere format din 1 kg molibdenită, 0,90 kg var, 0,36 kg cocs de petrol, 0,22 kg fluorină, 0,30 kg FeSi cu 75% Si și 0,22 kg așchii de aluminiu tehnic etc. (asemenea materiale se introduc treptat în zona electrozilor și se pot combina cu adaos de feromolibden dacă se impun conținuturi mai mari de molibden). Molibdenita se introduce în cuptor după dezoxidarea zgurii și în condițiile în care temperatura băii metalice este mare. Cobaltul se introduce ca atare sau sub formă de ferocobalt, după molibden, neluându-se în calcul pierderi prin oxidare. Cuprul se introduce ca atare – cu diverse grade de puritate și sub formă de prealiaje pe bază de cupru, cum ar fi CuFe ce conține 90…95% Cu etc. Pierderile de cupru prin vaporizare sub influența arcului electric sunt neglijabile. Calculul materialelor de aliere nu ia în considerații pierderile prin oxidare. 2.10.2. Elemente chimice de aliere care se oxidează parțial Manganul se introduce sub formă de feromangan (65..80% Mn), silicomangan, fontă brută aliată cu mangan etc. după ce s-a format zgura albă sau după “spargerea” zgurii carbidice. Feromanganul se calcinează la temperaturi de 800…9000C. Adaosul de feromangan se face în porții, după fiecare porție întroducându-se în cuptor și amestec dezoxidant. Ulterior, se lasă baia metalică în repaos laborarea oțelului în cuptoare electrice cu încălzire prin arc electric, căptușite bazic 54 3…5 min, după care se amestecă baia metalică. Conform [1], nu se iau în considerație pierderi prin oxidare deoarece zgura, prelucrată așa cum s-a precizat anterior, se menține albă în permanență și are un caracter reducător bun. Cromul se adaugă sub formă de ferocrom ce se calcinează în prealabil timp de 3 h la temperatura de circa 8500C. Se recomandă ca ferocromul să se introducă preîncălzit la temperatura de circa 6000C. Ferocromul se introduce în baia metalică în timp ce baia metalică este menținută sub zgură albă timp de 30…60 min. În cazul în care se lucrează fără zgură albă, ferocromul se introduce în baia metalică după dezoxidarea zgurii, ferocromul dizolvându-se în circa 40 min (se impune amestecarea băii metalice ulterior – dacă în dotarea cuptorului există inductor pentru agitarea electromagnetică a băii metalice, timpul de dizolvare se reduce la jumătate). Pierderile de crom prin oxidare sunt de 4…6% pentru aliere cu crom până la 2% și cresc sensibil pentru grade de aliere mai mari. Wolframul se adaugă sub formă de ferowolfram sau ca atare. Dacă oțelul este complex aliat, wolframul se introduce în baia metalică după Co și Mo. Alierea cu wolfram trebuie să se termine cu cel puțin 40 min înainte de evacuarea oțelului din cuptor. Dacă oțelul este aliat și cu mangan, wolframul se adaugă după feromangan. Alierea cu wolfram se efectuează numai sub zgură albă, în caz contrar temperatura oțelului lichid micșorându-se iar ferowolframul depunându-se pe vatră din cauza masei specifice mari. Pierderile de wolfram prin oxidare sunt de 4…15%. Conform [3], wolframul nu se regenerează din zgură unde se află sub formă de WO2, WO3 și CaWO4. Vanadiul, [3], se introduce în baia metalică sub formă de ferovanadiu împachetat în cutii de tablă, cu circa 8 min înaintea evacuării oțelului din cuptor. Dacă oțelul este complex aliat, vanadiul este ultimul element chimic de aliere ce se introduce în baia metalică. Calculul ferovanadiului se face luând în considerație pierderi de vanadiu prin oxidare de minimum 5% pentru alieri cu maximum 1% V și de minimum 10% pentru grade de aliere mari (împachetarea vanadiului atrage după sine pierderi prin oxidare de până la 20%).

Alegerea sculei potrivite este condiționată de două caracteristici:

– să poată fi utilizată la capacitatea ei maximă pe mașina unealtă deservită

– să compenseze orice limitare pe care mașina-unealtă o are din punct de vedere al rigidității

Aliajele de Aluminiu

Cu o proporție de 8%, aluminiul este al 3 lea element după oxigen și siliciu din scoarța terestră. În prezent, principala sursă de extragere o reprezintă bauxita.

Aluminiul în formă pură este un metal slab din punct de vedere al caracteristicilor sale, în comparație cu alte metale. Are o rezistență la tracțiune de aproximativ 40N/mm2. Cu toate acestea, aliajele de aluminiu au fost dezvoltate cu proprietăți mecanice mult mai mari în comparație cu aluminiul în sine. Atunci când un metal este tensionat peste limita sa elastică, apar niște deformații plastice permanente. Deoarece aliajele comerciale, privite la nivel macroscopic, au o granulație fină și sunt relativ izotrope, planul de forfecare este înclinat la aproximativ ±45°.

Pentru un inginer ce gândește din perspectiva proprietăților mecanice este ușor să aprecieze că prin îmbunătățirea rezistenței la forfecare, se îmbunătățeste și rezistența generală a metalului.

Principiul de bază pentru durificarea aliajului este acesta că orice imperfecțiune din structura cristalină a acestuia îmbunătățeste rezistența la forfecare.

În practică, doar puține elemente s-au dovedit a fi potrivite pentru alierea cu aluminiul.

Acestea sunt: Magneziul(Mg), Siliciu(Si), Mangan(Mn), Cupru(Cu), Zinc-ul(Zn).

Pot fi folosite independent sau în combinație. Pentru a putea lucra cu aceste aliaje, este necesar să le cunoaștem nomenclatura. Se împart în 6 clase:

– 2xxx – se mai numesc si duraluminiu, reprezintă aluminiul aliat cu Cupru

– 3xxx – aluminiul aliat cu Mangan și Cupru

– 5xxx – aluminiul aliat cu Magneziu

– 6xxx – aluminiul aliat cu Magneziu și Siliciu

– 7xxx – aluminiul aliat cu Zinc și Magneziu

Tablele din Al și aliajele acestuia au plasticitate relativ bună și se presează la rece. Plasticitatea Al variază direct proporțional cu gradul de puritate al Al (Al 99,98% are plasticitate mai mare decât Al 99,5%). Plasticitatea lor este foarte diferită și depinde de natura și de cantitatea elementelor de aliere. O importanță foarte mare o reprezintă magneziul. Creșterea conținutui de magneziu până la 12% determină sporirea durității, a rezistenței la rupere și micșorarea alungirii relative. Dacă acest procent este mai mare de 12, intervine o creștere puternică a durității, alungirea relativă rămânând aproximativ constantă.

2.4. Așchierea și prelucrarea aluminiului

Prelucrarea prin așchiere a aluminiului și a aliajelor acestuia este mult mai ușoară decât cea a titanului.

Prelucrabilitatea Ti6Al4V

Unul dintre factorii cei mai important în prelucrarea acestui aliaj este viteza. Cu cât viteza este mai mare, cu atât crește și uzura sculei.

Faptul că acest aliaj are o conductivitate termică redusă, face ca lucrurile să devină și mai complicate. Viteza de așchiere este limitată undeva la 60 m/min din cauza acesteia.

Ti6Al4V este un aliaj ușor, capabil să reziste și la temperaturi foarte ridicate, dovedind o foarte bună rezistență la coroziune.

Compoziția chimică a Ti6Al4V

Proprietățile fizice ale Ti6Al4V sunt prezentate în tabelul T.2.6. :

Proprietățile mecanice ale Ti6Al4V sunt prezentate în T.2.7. :

În următorul tabel ne sunt prezentate valorile procentuale ale prelucrabilității titanului:

Se poate observa că nivelul de prelucrabilitate marchează o productivitate scăzută. Motivul este uzura accelerată a sculelor așchietoare.

După EZUGWUs.a, 1997 materialele de scule foarte dure (nitrura cubică de bor CBN și diamantul policristalin PCD) prezintă o foarte bună performanță la prelucrarea aliajelor de titan. Într-un studiu ulterior [EZUGWU1988] și alții prezintă CBN și PCD ca fiind superioare altor materiale comerciale de scule la prelucrarea cu viteze înalte a Ti6Al4V.

La sfârșitul anilor 80 au fost testate freze monobloc din carbură pentru frezarea cilindro – frontală a aliajului Ti6Al4V, iar în cazul strunjirii, pentru același tip de material au fost realizate teste [HAR UNG1982].

Totuși, așa cum am specificat și mai sus, prelucrarea acestui aliaj de Ti este o problemă majoră în producție datorită vitezelor mici de așchiere.

În unele cazuri, prelucrarea « uscată » (fără lichide de răcire) poate fi implementată cu succes în mediul industrial. Totuși, acest tip de prelucrare afectează într-un mod covârșitor apariția și dezvoltarea uzurii și implicit durata de viața a șculei așchietoare. Așadar, prelucrarea fără lichide de răcire, în cazul frezării reprezintă o mare provocare datorită temperaturilor generate în timpul prelucrării mai ales în cazul mașinării unui aliaj cu un scăzut coeficient termic cum este Ti6Al4V.

Din punct de vedere economic, Ti6Al4V și alte aliaje folosite cu precădere în industria aerospațială ridică probleme serioase în ceea ce privește prelucrarea prin așchiere.

Aliajele de Ti pot fi prelucrate cu o viteză de așchiere de 30 m/min în cazul sculelor așchietoare din oțel rapid și 60 m/min în cazul sculelor așchietoare din carbură metalică. Totuși se urmărește creșterea acestor viteze de așchiere (mai ales în cazul sculelor așchietoare din carbură metalică), scopul final fiind creșterea productivității. Această limită de 60 m/min este impusă de reactivitatea chimică ridicată a aliajelor de Ti în raport cu marea majoritate a materialelor de scule, reactivitate ce se regăsește într-o creștere rapidă a uzurii.

II.10. Uzura frezelor cilindro frontale.

Tipuri de uzura. [DITU2008] prezinta o sinteza a procedeelor de generare a suprafetelor prin aschiere cat si principalele fenomene de uzura aparute in cadrul procesului de aschiere, cum ar fi: Uzura prin abraziune,

Uzura prin adeziune,

Uzura prin difuziune,

Uzura prin oxidare,

Uzura datorata termocurentului de aschiere,

Uzura prin oboseala.

Conform [DITU2008] aparitia uzurii sculei aschietoare in procesul de aschiere are urmatoarele consecinte negative asupra procesului in sine:

Modificarea geometriei sculei aschietoare prin micsorarea unghiului de asezare, marirea unghiului de degajare si a razei de la varf a placutei, ceea ce conduce implicit la cresterea temperaturii in zona de aschiere,

Dilatarea termica a sculei aschietoare,

Dilatarea termica a piesei si a dispozitivului de prindere a piesei de masina, 46

Modificarea proprietatilor fizico-mecanice ale stratului de prelucrat in zona de aschiere,
Modificarea duritatii taisului aschietor,

Modificarea coeficientilor de frecare intre piesa, aschie si scula aschietoare,

Modificarea modului de formare al aschiilor,

Modificarea calitatii/rugozitatii/tolerantelor/abaterilor geometrice a suprafetelor prelucrate,

Modificarea prin amplificare a regimului vibratoriu,

Cauza aparitiei uzurii in procesul de aschiere este datorata: incarcarii mecanice (neuniformitatea eforturilor de aschiere), variatiei de temperatura (apare fenomenul de deformare plastica), reactiilor chimice care exista intre scula aschietoare si semifabricat), datorita fenomenului de abraziune si a fenomenului de adeziune (particole din semifabricat adera la muchia aschietoare sudandu-se de aceasta si formand o muchie aschietoare “falsa”, denumita Build Up Edge).

Fig.2.37 Participarea uzurilor partiale la uzura totala a sculei aschietoare [DITU2008]

In figura de mai jos sunt reliefate cele 3 etape distincte ale formarii uzurii :

Etapa de uzura de rodaj,

Etapa de uzura normala, care evolueaza pina la pragul de uzura admisibila,

Etapa uzurii catastrofale ( portiunea BC ) in care este depasit pragul de uzura admsibila, caz in care freza monobloc/freza cu placute se distruge, nemaifiind posibila reconditionarea ei.

Frezarea cu viteze ridicate (High Speed Milling) este un procedeu de prelucrare nou dar frecvent întâlnit în atelierele de prelucrare conducând la o productivitate ridicată, obținerea unei rugozități foarte bune cât și a unor precizii dimensionale superioare prelucrărilor convenționale.

Ceea ce unește toți acești termeni « ținta » sunt parametrii de așchiere, care pot să optimizeze operația de frezare (reducerea uzurii, diminuarea aspectelor dinamice) și implicit reducerea costurilor de fabricație prin plasarea operației într-o zonă stabilă si intermediară de prelucrare, conform unui algoritm de stabilitate original ce va fi definit ulterior de către autor în acest capitol. Pentru aceasta sunt luați în considerare următorii parametrii:

Viteza de așchiere : V [m/min] – (Vc),

Adâncimea de așchiere : t [mm] – (ap),

Avansul pe dinte: sz [mm/rot] – ( fz ).

Așadar, pentru acest caz particular de prelucrare cilindro-frontală a Ti6Al4V se urmărește determinarea influenței pe care o au parametrii mai sus enumerați în cazul cuantificării uzurii pe fața de așezare. Bineînțeles, este cunoscut fenomenul prin care odată cu creșterea vitezei de așchiere, în general, scade durabilitatea, implicit crește uzura sculei așchietoare conform Taylor.

Proiectarea tehnologiei de fabricație și a S.D.V.-urilor pentru

Paleta PW1000G

Paletă motor turboventilator – PW1000G

Dimensiuni medii – 100-500mm

1-

2-

3-

4-

5-

6-

7-

8-

CoroMill 600

CoroMill 300

O strategie care câștigă din ce în ce mai mult teren în prelucrarea titanului, cu scopul de a produce volume cât mai mari de așchii în unitatea de timp este frezarea trohoidală. Prelucrarea buzunarelor, fie ele adânci sau nu, atunci când o realizăm în titan, este o sarcină dificilă. La momentul inițial, o zonă mare a sculei este în contact cu materialul piesei, deci forțele de așchiere și căldura degajată au nivel ridicat. Al doilea element important este încărcarea inegală pe dinții frezei. Aceasta este mare în zona în care freza avansează rapid în material și scăzută în alte zone. Ultimul punct pe care dorim să îl menționăm este evacuarea șpanului, mai ales atunci când freza umple aproape toată lățimea canalului cu așchii. Volumul rămas liber este redus, evacuarea șpanului se face greoi, astfel încât șansele apariției fenomenului de re-tăiere sunt ridicate. 

Centrul ISCAR de Cercetare-Dezvoltare a semnalat potențialul ridicat al frezării trohoidale în ultimii ani și de aceea a accelerat dezvoltarea liniei frezelor cilindro-frontale monobloc din carbură, precum și a frezelor tip porumb pentru creșterea productivității, atunci când se utilizează plăcuțe amovibile.

Astfel, metoda frezării trohoidale poate fi aplicată utilizând o varietate largă de scule ISCAR.

În primul rând, pentru obținerea unor performanțe ridicate, constante și sigure, recomandăm utilizarea liniei ISCAR de freze cilindro-frontale CHATTERFREE, în cazul construcției monobloc. În mod egal, recomandăm utilizarea soluțiilor HELIDO sau HELIMILL, cu plăcuțe amovibile.

Provocarea pe care o ridică prelucrarea în titan este cu atât mai mare atunci când canalele de realizat sunt relativ adânci în raport cu lățimea. În acest caz crește dificultatea evacuării șpanului. Mai mult, atunci când canalele sunt curbate, evacuarea este și mai greoaie, comparativ cu situația în care ele sunt drepte.

Dificultățile descrise mai sus duc la necesitatea adaptării regimului de așchiere, în sensul scăderii avansului și a adâncimii de așchiere când prelucrăm canale, pentru a preveni apariția vibrațiilor și distrugerea prematură a sculelor. Consecința imediată este scăderea productivității. Chiar și la avansuri mici, durabilitatea tinde să scadă, atunci când prelucrăm canale.

Beneficiile operației – costuri reduse 

Unul dintre beneficii este acela că pot fi prelucrate canale mai late decât diametrul sculei utilizate. Aceasta înseamnă în fapt că mai multe tipo-dimensiuni de canale pot fi realizate cu o aceeași sculă, într-un mod foarte eficient.  Deoarece adâncimea de așchiere în sens radial este foarte mică, pot fi utilizate capete de frezat cu pas fin, oferind posibilitatea măririi considerabile a avansului și a vitezei de așchiere, cu mult peste valorile obișnuite utilizate în frezările clasice de canal. 

Uzura pe fata de asezare poate fi cuantificata prin mai multe metode printre care utilizarea microscopului cu gradatii cat si metode mai noi asa cum este metoda dezvoltata de Ryabov, care are avantajul masurarii uzurii in timp real, in timpul prelucrarii. Este prezentat un dispozitiv special construit pentru cuantificarea uzurii, asa cum reiese din figura urmatoare :

Dispozitiv de măsurare și control al uzurii frezei, prin utilizarea captorilor de deplasare fără contact