Alla ceramica piace caldo

Sfida: cosa fare se il metallo duro non rende nella lavorazione delle HRSA?

Soluzione: le qualità di inserto in ceramica, applicate correttamente, rappresentano un'ottima alternativa.

Sialon e ceramica whisker sono valide alternative sia per la tornitura che per la fresatura delle superleghe resistenti al calore (HRSA). Un importante sottogruppo sono le leghe di Inconel, generalmente utilizzate per le applicazioni in caso di alte temperature nei motori aeronautici e nella produzione di energia. Un'altra applicazione sempre più diffusa è costituita dai materiali duri saldati nell'industria Oil and Gas.

Fresatura con utensili in ceramica di un disco turbina

I punti forti della ceramica sono l'elevata durezza a caldo e la bassa reattività con i materiali da lavorare, mentre il suo punto debole è la minore tenacità rispetto al metallo duro. Ciò richiede un processo rigido con vibrazioni minime. Le sporgenze dell'utensile dovrebbero essere corte, entrate e uscite dovrebbero essere dolci e, nella fresatura, si dovrebbe evitare la lavorazione di cave dal pieno.
Le operazioni di tornitura e fresatura con utensili in ceramica hanno alcune importanti differenze. Nella tornitura, le velocità di taglio arrivano a circa 300 m/min, mentre le frese possono arrivare fino a 1000 m/min. La tornitura con utensili in ceramica richiede un flusso di refrigerante ininterrotto e abbondante, mentre la fresatura non tollera alcun tipo di refrigerante per evitare sollecitazioni termiche.
Gli inserti rotondi sono ottimali sia per la tornitura che per la fresatura. Per ottenere un piccolo angolo di registrazione ed evitare l'usura ad intaglio, è consigliabile lavorare con basse profondità di taglio.
Il principale suggerimento per la fresatura con utensili in ceramica è quello di utilizzare avanzamenti relativamente bassi (0.05-0.08 mm/dente) rispetto al metallo duro, per ottenere velocità di taglio molto elevate. L'alta temperatura generata intorno alla zona di taglio migliora l'azione di taglio e facilita la rimozione dei trucioli piccoli ed estremamente caldi. La spianatura è preferibile alla contornatura e alla fresatura waterline.

La fresatura con utensili in ceramica è una soluzione ad alta produttività per i motori aerospaziali in materiali ISO S.

Gli inserti positivi sono ottimali per il metodo raccomandato di fresatura concorde. Le geometrie negative sono invece indicate per la fresatura discorde, con trucioli spessi in uscita.

In sintesi

Con metodi ottimali, l'estrema velocità degli utensili in ceramica può assicurare volumi di truciolo asportato decisamente più elevati nelle esigenti applicazioni su HRSA.

Esempio di lavorazione di un cliente

Pezzo: componente in Inconel

Risultato:
Tempo di taglio ridotto di 42 ore all'anno e produttività aumentata del 469%.