Обработка на титанови сплави, суперсплави и не-метални материали
1. Обработка на титанова сплав
Титаниевите сплави се използват широко в космическата, медицината и биомедицината поради високото си съотношение -към-тегло, устойчивост на корозия и биосъвместимост. Те обаче се класифицират като трудни-за-обработваеми материали поради ниската си топлопроводимост, висока химическа реактивност и тенденция-на работоспособност.
Ключови техники за обработка:
CNC фрезоване: Често се използват високоскоростни твърдосплавни фрези. Стратегиите за динамично фрезоване помагат за намаляване на натрупването на топлина и износването на инструмента. Например, скорости на шпиндела до 18 000 rpm могат да постигнат толеранс от ±0,02 mm в титан клас 5.
Обръщане: Изисква твърди настройки и остри инструменти. Динамичните методи на струговане се използват за стабилизиране на силите на рязане и избягване на трептене, особено при гъвкави титанови компоненти.
Пробиване и пробиване: Използването на остри карбидни свредла, охлаждаща течност с високо{0}}налягане (по-голямо или равно на 70 бара) и ниски скорости на подаване е от съществено значение за предотвратяване на прегряване и осигуряване на точност на размерите.
Спирално фрезоване: Ефективен при груби операции, като разпределя равномерно натиска при рязане и намалява износването на инструмента.
5-осна обработка: Позволява сложни геометрии и намалява времето за настройка, особено полезно в производството на космически и медицински импланти.
Охлаждаща течност и инструменти:
Предпочитат се емулсии или синтетични охлаждащи течности с висока смазваща способност.
Вътрешното подаване на охлаждаща течност и вибрационно{0}}заглушаващи държачи за инструменти подобряват покритието на повърхността и живота на инструмента.
Хибридните демпфериращи държачи могат да намалят вибрациите с до 40%, позволявайки огледални-покрития върху тънко-стенни части.
2. Машинна обработка на суперсплави (напр. GH4169, GH2747)
Свръхсплавите, особено сплавите на базата на никел, като GH4169 и GH2747, са критични за високотемпературни приложения, като например газови турбини, реактивни двигатели и аерокосмически компоненти. Те показват отлична устойчивост на пълзене, устойчивост на окисляване и якост при повишени температури, но са изключително трудни за обработка.
Основни предизвикателства:
Високи сили на рязане и температури
Бързо износване на инструмента поради закаляване при работа
Ниска топлопроводимост, водеща до концентрация на топлина в ръба на инструмента
Стратегии за обработка:
Инструментални материали: Използване на инструменти от карбид, керамика или кубичен борен нитрид (CBN) с покритие
Ниски скорости на рязане: За намаляване на генерирането на топлина
Охлаждаща течност под високо{0}}налягане: От съществено значение за евакуация на чипове и охлаждане
Стабилни настройки: Твърди закрепващи елементи и къси надвеси на инструмента за минимизиране на вибрациите
Техники на обработка:
Струговане и фрезоване: Често се извършва при контролирани условия с оптимизирани траектории на инструмента и поток на охлаждащата течност
Коване и термична обработка: Преди машинна обработка суперсплавите често се коват при високи температури (напр. 950–1300 градуса) и се подлагат на обработка с разтвор + стареене, за да се подобри обработваемостта и механичните свойства
Симулация и оптимизация: Моделирането с крайни елементи (напр. DEFORM) се използва за прогнозиране на температурни и деформационни полета по време на коване и машинна обработка
3. Машинна обработка на не-метални материали
Не-неметалните материали като пластмаси, керамика, стъкло и композити се използват все по-често в космическата, електронната и медицинската промишленост поради своята лекота, устойчивост на корозия и персонализирани свойства.
Често срещани не{0}}метални материали:
Пластмаси: ABS, поликарбонат, PEEK, PTFE
Керамика: Алуминий, цирконий, силициев карбид
Стъкло: Кварц, оптично стъкло
Композити: Въглеродни влакна, стъклени влакна, ламинати
Техники на обработка:
CNC обработка: Високо-прецизно фрезоване и струговане с диамантено-покрити или карбидни инструменти
Лазерно рязане: Специално за пластмаси и композити
Ултразвукова обработка: За твърди и чупливи материали като керамика
Рязане с водна струя: Подходящо за термо{0}}чувствителни материали
Основни съображения:
Избор на инструмент: Трябва да се избягва прекомерна топлина и топене на материала
Охлаждане: Въздушни или течни охладители за предотвратяване на термични щети
Фиксиране: Внимателно затягане, за да се избегне напукване или деформация
Повърхностно покритие: Често изисква последваща-обработка като полиране или нанасяне на покритие
Приложения:
Пластмасови части: Корпуси, изолатори, медицински изделия
Керамика: Изолатори, режещи инструменти, биомедицински импланти
Стъкло: Оптични компоненти, дисплеи
Композити: Аерокосмически панели, автомобилни части
