CNC-bewerking & Precisietechniek voor Geavanceerde Legeringen: Een Masterclass

Materialen die gebruikt worden in de productie van luchtvaartmotor-onderdelen, bestaan overwegend uit nikkel- en titanium-gebaseerde legeringen. Geavanceerde materialen zoals luchtvaartlegeringen, keramische verbindingen en geharde stalen stellen eisen aan snijgereedschappen tijdens bewerking vanwege hun unieke combinatie van eigenschappen: hoge temperatuurbestendigheid, hardheid en slijtvastheid. Deze materialen worden moeilijk bewerkbaar genoemd omdat ze een grotere uitdaging vormen voor productie-ingenieurs door de hoge temperaturen en spanningen die tijdens bewerking ontstaan. De slechte warmteleiding van deze legeringen resulteert in concentratie van hoge temperaturen aan de tool-werkstuk- en tool-spaninterfaces, wat toolverlies versnelt en productiekosten verhoogt.

Het afgelopen decennium heeft een extreme aanpak van productvabereiding gezien, met name in ontwikkelde economieën, om concurrerend te blijven. Moderne productiefilosofieën, principes en methoden, primair gericht op het verminderen van niet-waarde- toevoegende activiteiten en het bereiken van stapsgewijze verbeteringen, zijn breed geadopteerd. Recente vooruitgang in de bewerking van luchtvaartlegeringen omvat droge bewerking bij hoge snelheden, hoogdruk- en ultrahogedruk-koelmiddeltoevoer, minimale hoeveelheden smeermiddel (MQL), cryogene bewerking en rotatie- (zelfgedreven) bewerkingsstrategieën.

Gereedschapsmaterialen met verbeterde hardheid zoals geharde hardmetaal (inclusief gecoate hardmetaal), keramiek, polycrystalline diamant en polycrystalline kubisch boornitride zijn de meest gebruikte voor hogesnelheidsbewerking van luchtvaartlegeringen. Deze ontwikkelden hebben geleid tot significante verbeteringen in de bewerking van luchtvaartlegeringen zonder in te boeten op de integriteit van de bewerkte oppervlakken. Dit artikel geeft een overzicht van deze nieuwe ontwikkelingen en hun toepassing in de luchtvaartindustrie.

Bewerkbaarheid

Bewerkbaarheid is de term die beschrijft hoe gemakkelijk een materiaal kan worden gesneden tot de gewenste vorm (oppervlakkwaliteit en tolerantie) met betrekking tot de betrokken gereedschappen en bewerkingsprocessen. In een bewerkingsoperatie kunnen toollevensduur, metalen afvoer snelheid, snijkrachten en krachtverbruik, gegenereerde oppervlakkwaliteit en oppervlakte-integriteit van het bewerkte onderdeel, evenals de vorm van de spanen, allemaal worden gebruikt om bewerkbaarheid te meten.

De bewerkbaarheidsindex kan wezenlijk worden beïnvloed door de eigenschappen van het te bewerken materiaal, eigenschappen en geometrie van het snijgereedschap, gebruikte snijcondities en diverse andere factoren zoals de stevigheid van de werktuigmachine, snijomgeving, enzovoort. Bewerkingsefficiëntie kan aanzienlijk worden verbeterd door de juiste combinatie van snijgereedschappen, snijcondities en werktuigmachines te gebruiken die hogesnelheidsbewerking mogelijk maken zonder in te boeten op de integriteit en tolerantie van de bewerkte onderdelen.

Dit is met name essentieel voor de economische bewerking van moeilijk bewerkbare luchtvaartlegeringen, wier eigenschappen doorgaans de bewerkbaarheid belemmeren. De drijvende kracht achter de continue verbetering van materialen over de jaren is de behoefte aan harder, sterker, zwaarder, stijver, meer corrosie- of oxidatiebestendig materiaal dat ook een hoge sterkte-gewichtsverhouding kan vertonen, in het geval van luchtvaartlegeringen. Het wijdverspreide gebruik van straalmotoren heeft de vraag naar materialen met uitzonderlijke hoge-temperatuur mechanische en chemische eigenschappen verhoogd ten opzichte van de oorspronkelijk in straalmotoren gebruikte legde en geharde staallegeringen.