Keramiska pinnfräsar för att optimera bearbetningen av flygplanskomponenter
I samma takt som flygindustrikomponenter av nickelbaserade legeringar blir allt vanligare, fortsätter också behovet av optimerade skärverktyg att öka. I vanliga operationer som hörn- och planfräsning är bearbetning av nickelbaserade material fortfarande en utmaning. Även om dessa material har utmärkta prestanda är de svåra att bearbeta eftersom de har dålig värmeledningsförmåga, tenderar att fastna på skärverktygen och det förekommer nötande partiklar i legeringen.
På grund av dessa problem är produktiviteten ofta låg med hårdmetallverktyg. Eftersom detaljerna ofta har en komplicerad form kräver vissa komponenter längre räckvidd och för många tillverkare inom flygindustrin ligger ökad processflexibilitet högt på önskelistan. Här kommer den nya tekniken för keramiska pinnfräsar väl till pass eftersom den ger förutsättningar att optimera bearbetningen av flygmotordetaljer och skaffa ett försprång i förhållande till konkurrenterna.
Det finns många utmaningar för tillverkare av motorkomponenter till flygindustrin. De flesta sådana delar tillverkas av varmhållfasta superlegeringar och nickelbaserade legeringar, material som ställer produktionsteknikerna inför särskilda utmaningar när de ska tillverka komponenter som spolar, turbinskivor, förbränningskammare och bliskar.
Upp till 30 gånger så hög hastighet
Även om många tillverkare använder konventionella hårdmetallfräsar har sådana verktyg sina begränsningar vad gäller bearbetning av nickelbaserade legeringar. I en bransch med knivskarp global konkurrens är flygkomponenttillverkarna ständigt på jakt efter ny och mer avancerad teknik som på allvar ger produktivitet och verktygslivslängd en knuff i rätt riktning. Keramiska pinnfräsar kan ge just ett sådant lyft eftersom de erbjuder 20–30 gånger högre bearbetningshastighet i jämförelse med hårdmetallverktyg vid operationer som till exempel hörn- och planfräsning. Dessa imponerande resultat kommer sig framför allt av att keramiska fräsar bibehåller hårdheten även vid de höga temperaturer som uppstår vid bearbetning av nickelbaserade legeringar.
CoroMill® 316 är en hårdlödd keramisk pinnfräs med utbytbart huvud som används för grovbearbetningsoperationer och utgör en produktiv lösning för flygmotorapplikationer i ISO S-material. Konceptet med utbytbart huvud skapar förutsättningar för ökad processflexibilitet. Denna fräs finns dels i en version med sex spånkanaler, rak med hörnradie för sidfräsningsoperationer för hög produktivitet, dels i ett utförande med fyra spånkanaler som är framtaget för att underlätta vid planfräsning tack vare en ändskärsgeometri för hög matning.
Den hårdlödda, keramiska pinnfräsen CoroMill 316 passar perfekt för svåråtkomliga lägen och för att dra nytta av ett system med utbytbart huvud.
Det keramiska substratet i pinnfräsarna möjliggör en annorlunda bearbetningsprocess än traditionella hårdmetallverktyg. Den unika S1KU SiAlON/sorten är speciellt framtagen för överlägsen bearbetning av nickellegeringar och stöds av en negativ geometri som ger en tålig skäregg. Den senare har också en T-fas för stabila operationer.
SiAlON har en kemisk sammansättning bestående av aluminiumoxid och kiselnitrid (Al203 + Si3N4), en kombination som ger bra slitstyrka även vid höga temperaturer.
Stabil bearbetning
En stabil infästning är alltid att rekommendera, och alltid utan tillförsel av skärvätska. Man bör istället använda tryckluft eftersom skärvätskan helt enkelt skulle brinna upp vid de höga temperaturerna. Att använda skärvätska ökar också risken för termisk chock och har en negativ inverkan på verktygslivslängden. Det krävs höga spindelvarvtal – minst 13 000 varv/min. Ytterligare rekommendationer är bland annat att använda medfräsning samt en programmerad verktygsväg där verktyget hela tiden är i kontakt med materialet.
God spånavgång
En hög skärhastighet ökar skärtemperaturen så att spånorna bryts i hög grad. I själva verket genererar processen stoftliknande spånor, vilket är gynnsamt vid spånavgång med tryckluft.
Keramiska pinnfräsar behåller sin hårdhet vid de höga temperaturer som uppstår vid bearbetning av varmhållfasta superlegeringar, vilket gör dem särskilt lämpliga för bladbearbetning på bliskar till flygindustrin.
Inget vitt lager
Värt att notera är att inget vitt lager (white layers)har observerats vid användningen av de keramiska pinnfräsarna från Sandvik Coromant. Tester har genomförts i en mängd olika skärhastigheter mellan 375 och 900 m/min (1 230 till 2 953 fot/min) utan några tecken på denna oönskade effekt. Ett vitt lager, vilket tros påskynda sprickor, associeras med värmeuppbyggnad på arbetsstyckets yta tätt följt av snabb nedkylning.
Utöver fräsning mot skuldra och planfräsning kan de keramiska pinnfräsarna också användas vid fickfräsning, spiralinterpolering, rampning och spårfräsning. CoroMill 316 är en del av Sandvik Coromants erbjudande med optimerade lösningar, inom företagets sortiment med solida hårdmetallverktyg.
Den keramiska fullradiepinnfräsen CoroMill 316 har ett lött gränssnitt med keramik över hårdmetall, vilket ger både styrka och flexibilitet, medan fullradiegeometrin säkerställer säkrare och snabbare profilfräsning.
I serien ingår även en keramisk fullradieversion av CoroMill 316 för bliskbearbetning. Den här profilfräsningslösningen lämpar sig för både grov- och finbearbetning.
