Lavorazioni non-metalliche e altre lavorazioni meccaniche - Conoscenza

Lavorazione di leghe di titanio, superleghe e materiali non-metallici

1. Lavorazione della lega di titanio

Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate nei campi aerospaziale, medico e biomedico grazie al loro elevato rapporto resistenza-/-peso, resistenza alla corrosione e biocompatibilità. Tuttavia, sono classificati come materiali difficili da-lavorare-a causa della loro bassa conduttività termica, elevata reattività chimica e tendenza-all'incrudimento.

Tecniche di lavorazione chiave:

Fresatura CNC: Vengono comunemente utilizzate frese in metallo duro ad alta velocità-. Le strategie di fresatura dinamica aiutano a ridurre l'accumulo di calore e l'usura degli utensili. Ad esempio, velocità del mandrino fino a 18.000 giri/min possono raggiungere tolleranze di ±0,02 mm nel titanio di grado 5.

Girando: Richiede configurazioni rigide e strumenti affilati. I metodi di tornitura dinamica vengono utilizzati per stabilizzare le forze di taglio ed evitare vibrazioni, soprattutto nei componenti flessibili in titanio.

Perforazione e alesatura: L'uso di punte affilate in metallo duro, refrigerante ad alta-pressione (maggiore o uguale a 70 bar) e velocità di avanzamento basse è essenziale per prevenire il surriscaldamento e garantire la precisione dimensionale.

Fresatura elicoidale: Efficace per operazioni di sgrossatura, distribuendo uniformemente la pressione di taglio e riducendo l'usura dell'utensile.

Lavorazione a 5 assi: Consente geometrie complesse e riduce i tempi di configurazione, particolarmente utile nella produzione di impianti aerospaziali e medici.

Refrigerante e utensili:

Sono preferiti emulsioni o refrigeranti sintetici con elevato potere lubrificante.

L'erogazione interna del refrigerante e i portautensili-smorzatori di vibrazioni migliorano la finitura superficiale e la durata dell'utensile.

I supporti di smorzamento ibridi possono ridurre le vibrazioni fino al 40%, consentendo finiture a specchio-su parti con pareti-sottili.

2. Lavorazione di superleghe (ad esempio, GH4169, GH2747)

Le superleghe, in particolare le leghe a base di nichel-come GH4169 e GH2747, sono fondamentali nelle applicazioni ad alta-temperatura come turbine a gas, motori a reazione e componenti aerospaziali. Presentano un'eccellente resistenza allo scorrimento viscoso, resistenza all'ossidazione e resistenza a temperature elevate, ma sono estremamente difficili da lavorare.

Sfide principali:

Forze di taglio e temperature elevate

Rapida usura dell'utensile a causa dell'incrudimento

Bassa conduttività termica che porta alla concentrazione del calore sul bordo dell'utensile

Strategie di lavorazione:

Materiali degli strumenti: Utilizzo di utensili in metallo duro rivestito, ceramica o nitruro di boro cubico (CBN).

Basse velocità di taglio: Per ridurre la generazione di calore

Refrigerante ad alta-pressione: Indispensabile per l'evacuazione ed il raffreddamento del truciolo

Configurazioni stabili: Attrezzature rigide e sporgenze corte dell'utensile per ridurre al minimo le vibrazioni

Tecniche di lavorazione:

Tornitura e fresatura: Spesso eseguito in condizioni controllate con percorsi utensile e flusso di refrigerante ottimizzati

Forgiatura e trattamento termico: Prima della lavorazione, le superleghe vengono spesso forgiate ad alte temperature (ad esempio, 950-1300 gradi) e sottoposte a soluzioni + trattamenti di invecchiamento per migliorare la lavorabilità e le proprietà meccaniche

Simulazione e ottimizzazione: La modellazione degli elementi finiti (ad esempio DEFORM) viene utilizzata per prevedere i campi di temperatura e deformazione durante la forgiatura e la lavorazione

3. Lavorazione di materiali non-metallici

I materiali non-metallici come plastica, ceramica, vetro e compositi sono sempre più utilizzati nei settori aerospaziale, elettronico e medico grazie alla loro leggerezza, resistenza alla corrosione e proprietà personalizzate.

Materiali non-metallici comuni:

Plastica: ABS, policarbonato, PEEK, PTFE

Ceramica: Allumina, zirconio, carburo di silicio

Bicchiere: Quarzo, vetro ottico

Compositi: Fibra di carbonio, fibra di vetro, laminati

Tecniche di lavorazione:

Lavorazione CNC: fresatura e tornitura ad alta precisione-con utensili rivestiti di diamante-o in metallo duro

Taglio laser: Soprattutto per materie plastiche e compositi

Lavorazione ad ultrasuoni: Per materiali duri e fragili come la ceramica

Taglio a getto d'acqua: Adatto per materiali-sensibili al calore

Considerazioni chiave:

Selezione dello strumento: Deve evitare il calore eccessivo e la fusione del materiale