Oțelul inoxidabil este utilizat pe scară largă în diferite industrii, în primul rând datorită proprietăților sale anticorozive. Componente din ansamblurile turbosuflantelor, piese ale produselor electrocasnice, elemente importante din industria aeronautică, medicală, de petrol și gaze își îndeplinesc rolurile funcționale datorită proprietăților acestui tip de oțel, din care sunt realizate prin operații de prelucrare prin așchiere.
Sunt frecvent utilizaţi temenii ,,inoxidabil’’ sau ,,anticoroziv’’ pentru a exprima pe scurt această calitate inegalabilă de a anula în procent de 100% efectul coroziunii, cauzate de reacţii chimice, bazate de fapt pe oxidarea metalului.
- FIGURA 1.
Oţelurile inoxidabile pot fi clasificate după cum urmează, în funcţie de principalele lor caracteristici funcţionale:
- oţeluri anticorozive – rezistente la coroziune în condiţii normale
- oţeluri puternic anticorozive – rezistente la coroziune în condiţii de temperaturi ridicate și în atmosferă agresivă
- oţeluri termorezistente sau oţeluri rezistente la temperaturi foarte înalte. Ele își păstrează nemodificate proprietăţile fizico-mecanice, în ciuda acestui puternic factor de stres.
Caracteristicile funcţionale ale oţelurilor inoxidabile conduc și la clasificarea lor din punct de vedere al prelucrabilităţii sau mai precis al alegerii tipului adecvat de sculă așchietoare. Prelucrabilitatea oţelului inoxidabil este în strânsă legătură cu structura sa și cu elementele componente.
Astfel, în funcţie de acest criteriu, oţelurile inoxidabile sunt clasificate după cum urmează:
A) Oţeluri inoxidabile pe bază de Crom:
- feritice
- martensitice și feritic–martensitice
B) Oţeluri inoxidabile pe bază de Crom și Nichel
- austenitice și super-austenitice
- DUPLEX (feritic-austenitice)
În plus, există o categorie separată de oţeluri inoxidabile, care se pretează la durificarea prin precipitare (denumite generic PH) și care pot fi atât martensitice, cât și semi-austenitice.
În funcţie de apartenenţa la una din categoriile menţionate, se poate estima prelucrabilitatea și în funcţie de acestea se poate face selectarea corectă a sculei așchietoare. În ceea ce privește proiectarea în sine a muchiei așchietoare, tipul oţelului inoxidabil este un factor determinant în realizarea geometriei corecte, a alegerii tipului carburii utilizate și în luarea deciziei legate de furnizarea lichidului de răcire.
Din punctul de vedere al prelucrabilităţii, oţelurile inoxidabile feritice și martensitice sunt similare celor înalt aliate. De aceea, standardul ISO 513, care grupează materialele în funcţie de aplicaţiile de prelucrare, clasifică aceste tipuri de oţeluri ca aparţinând domeniului P. Pe de altă parte, situaţia oţelurilor austenitice, DUPLEX și PH este diferită. Aceste tipuri sunt clasificate ca ISO M.
De asemenea, prelucrabilitatea e influenţată de tratamentul termic.
Atunci când prelucrăm un oţel inoxidabil aparţinând domeniului ISO M, muchia așchietoare este supusă unor tensiuni foarte ridicate. Următoarele sunt caracteristicile lor cele mai importante, legate direct de comportamentul în prelucrare:
- aceste tipuri de oţel au conductibilitate termică redusă; de aceea, temperatura crește mult în zona de lucru, fenomen care duce la fisuri de origine termică.
- o altă caracteristică o reprezintă deformarea materialului în timpul prelucrării; aceasta duce la deformare plastică, și, în final, la rupere.
- de asemenea, muchia așchietoare este supusă fenomenului de oboseală, care duce la uzură prematură și apoi spargere.
- oţelul inoxidabil are tendinţa de a se lipi pe muchia așchietoare, formând ,,muchia falsă’’, fenomen ce duce rapid la distrugerea sculei așchietoare.
Grupul ,,ISO S’’ de aplicaţii include materialele rezistente la temperaturi înalte (super-aliajele denumite generic HTSA), Titan și aliajele de Titan. În gama vastă a HTSA sunt cuprinse oţelurile aliate care sunt de fapt oţeluri inoxidabile, termorezistente și a căror prelucrabilitate lasă mult de dorit.
Prin urmare, oţelurile inoxidabile reprezintă o întreagă clasă de materiale, care diferă între ele prin compoziţie, proprietăţi și prelucrabilitate. Prelucrarea prin așchiere a oţelului inoxidabil necesită o varietate mare de geometrii de așchiere și de carburi de bază ce acoperă domeniile ISO P, M și S.
- FIGURA 2.
Industriile prelucrătoare au nevoie de scule din ce în ce mai performante pentru prelucrarea oţelurilor inoxidabile și, în consecinţă, prelucrătorii de scule sunt într-o permanentă căutare de soluţii superioare, având în vedere că cererea în acest domeniu e în continuă creștere. În ciuda istoriei îndelungate a prelucrării oţelului inoxidabil, multe probleme au rămas nerezolvate și căutările departamentelor de dezvoltare ale producătorilor de top sunt pe deplin justificate. Cele mai recente produse realizate de ISCAR vin în sprijinul acestei idei.
Strunjire
Pe baza experienţei vaste acumulate, ISCAR a dezvoltat 3 noi fragmentatoare de șpan pentru plăcuţe ISO de strunjire. Geometriile care determină configuraţia zonei de degajare sunt codificate R3M, M3M și F3 și sunt destinate principalelor domenii de aplicaţii: eboș, prelucrări medii și finisări ale oţelurilor inoxidabile. Geometriile echipează atât plăcuţele negative - dublă-faţă, cât și pe cele pozitive - mono-faţă. Caracteristica cea mai importantă o reprezintă adaptarea foarte bună a formei deflectorului, care asigură control foarte bun al formării și evacuării așchiei. Deflectorului i-a fost adăugată o zona ,,vălurită’’ pentru prevenirea fenomenului de ,,lovire’’ a șpanului. Simularea 3D a curgerii șpanului a contribuit în mod determinant la proiectarea corectă a deflectorului. Pentru a ușura identificarea geometriei, a fost realizată o zonă de contur în jurul găurii șurubului, cu un profil inscripţionat, ușor de identificat. Fiecare geometrie este prevăzută cu un anumit număr de curbe de contur.
Aceste noi geometrii, în combinaţie cu cele mai recente carburi dezvoltate de ISCAR, cărora li se aplică și cea mai nouă tehnologie post-acoperire SUMOTECH, furnizează clienţilor performanţe/condiţii de așchiere fără precedent și durabilitate excepţională.
Strungurile de talie mică tip ,,SWISS’’ au devenit foarte populare în industriile aerospaţială și medicală, fiind soluţia ideală de mașină-unealtă pentru prelucrarea pieselor de revoluţie mici, din oţel inoxidabil. Noile plăcuţe ISCAR pentru strunjire și canelare, echipate cu geometria de așchiere NX – o completare a liniei existente ISCAR SWISSCUT INNOVAL, au fost create în mod special pentru aceste mașini-unelte. Noul fragmentator de așchii îmbunătăţește considerabil formarea și evacuarea șpanului din oţel inoxidabil. Similar cazului precedent, simularea 3D și-a pus amprenta în găsirea geometriei optime.
Pentru debitare și canelare ISCAR a creat două noi carburi, acoperite PVD- TiAlN: IC1010 - pentru viteze medii și ridicate și IC1030 pentru viteze reduse și medii.
Scule rotitoare
Dacă ne referim la găurirea oţelului inoxidabil, multe dintre cele mai recente dezvoltări ISCAR s-au bazat pe crearea unui material de bază superior, pe care se realizează geometria așchietoare. Au rezultat două sorturi noi de carbură: IC806 și IC5500. IC806, acoperită PVD este recomandată în special pentru găurirea adâncă a materialelor greu prelucrabile, precum oţelurile termorezistente (ISO S și ISO M), în timp ce IC5500 – care se bazează pe un substrat nou acoperit CVD - asigură performanţe excepţionale la găurirea oţelurilor inoxidabile feritice și martensitice (grupul ISO P).
Rezultatele impresionante în găurire ale sortului IC5500 au avut un impact puternic în extinderea domeniului său de utilizare. Ulterior, această carbură a fost adoptată și de linia de frezare echipată cu plăcuţe amovibile.
- FIGURA 3.
Familia capetelor de frezare echipate cu plăcuţe rotunde a fost extinsă recent prin adăugarea de scule noi, destinate profilărilor, în primul rând pentru producerea paletelor de turbină. Noile plăcuţe sunt disponibile în două versiuni. Prima, realizată din IC5820 este destinată prelucrării oţelurilor austenitice, a celor DUPLEX și a oţelurilor durificate prin precipitare (grupurile ISO M și ISO S). A doua versiune, realizată din IC5500 este destinată frezării oţelurilor feritice și martensitice (grupul ISO P). Prin utilizarea carburii IC5500 (a căror calităţi au fost pe deplin dovedite la găurire) vitezele de așchiere ale plăcuţelor rotunde au crescut considerabil.
O soluţie interesantă pentru amplificarea performanţelor în prelucrarea oţelurilor austenitice DUPLEX și a celor PH (grupurile ISO M și ISO S) este reprezentată de recenta familie de freze monobloc din carbură cu 5 lame, lansată de ISCAR. Acest concept de freză cilindro-frontală utilizează principiul ISCAR ,,fără vibraţii’’, având la bază două elemente geometrice: unghi de înclinare variabil al elicei și pas variabil.
Un element de mare noutate este zona de control al uzurii de la baza dintelui. Noul sort de carbură, cu codificarea IC608 se bazează pe un substrat submicronic, acoperit PVD. Combinaţia dintre soluţia anti-vibratoare, zona de control al uzurii, o zonă centrală conică ranforsată și carbura performantă extrem de rezistentă la acţiunea abrazivă a oţelurilor greu prelucrabile a adus clienţilor o creștere notabilă de durabilitate.
Răcirea eficientă — o veritabilă trambulină spre succes
La prelucrarea oţelurilor inoxidabile, răcirea eficientă reprezintă în multe cazuri cheia succesului, cheia optimizării. Frezele TANGSLIT, prevăzute cu canale de aducţiune și direcţionare precisă a lichidului de răcire către muchia așchietoare reprezintă de câţiva ani buni o soluţie rezonabilă. Frezele, pregătite să lucreze atât cu presiuni reduse ale lichidului (max. 10 bari), cât și cu presiuni ridicate (max. 340 bari) își pot mări vitezele cu până la 50%, asigurând și formarea și evacuarea eficientă a așchiilor, concomitent cu obţinerea de suprafeţe excepţional de fine.
Ca urmare a cererilor din ce în ce mai mari pentru prelucrări cu lichid de răcire la presiune înaltă, ISCAR a adăugat gamei sale de fabricaţie adaptoare noi, cu canale interioare, pentru sculele de filetare. Adaptoarele sunt echipate cu plăcuţe extrem de economice, cu 10 muchii așchietoare.
- FIGURA 4.
Cererile din ce în ce mai ridicate pentru scule eficiente pentru prelucrarea oţelurilor inoxidabile au dus la răspunsuri pe măsură din partea producătorilor de scule. Bazându-se pe experienţa vastă acumulată de-a lungul anilor, multiplicată de iniţiativa inovatoare a departamentului său de ,,Cercetare-Dezvoltare’’, ISCAR continuă cu determinare procesul de creare a soluţiilor viitorului.
