În peisajul actual al prelucrărilor mecanice, anumite industrii precum cea aerospațială, industria auto sau cea electronică solicită realizarea din ce în ce a mai multor componente din materiale cu greutate specifică scăzută. Printre ele, aliajele de aluminiu, de titan sau materialele compozite sunt perfecte pentru rapoartele lor excelente rezistență la rupere-greutate, pentru proprietățile anticorozive și izolatoare termic. Pe de altă parte, aceste proprietăți unice induc provocări serioase în domeniul prelucrărilor mecanice. Structurile ușoare au în componență din ce în ce mai multe materiale polimerice care, datorită densității mici, sunt lipsite de rigiditate. Pentru contracararea acestui minus, sunt utilizate diferite soluții de ranforsare, care de cele mai multe ori au duritate ridicată și proprietăți abrazive. Astfel, în loc să avem de așchiat materiale cu prelucrabilitate bună, suntem nevoiți să găsim soluții de prelucrare pentru situații mult mai dificile, practic de nerezolvat cu metode convenționale de prelucrare.
În paralel cu metodele de prelucrare tradiționale, au fost dezvoltate câteva tehnologii de prelucrări, incluzând aici și găuririle, chiar atunci când semifabricatele sunt extrem de apropiate de forma finală a piesei finite. ISCAR a dezvoltat o gamă bogată de scule inovatoare moderne, însoțite de tehnici care să facă față acestor provocări și chiar să optimizeze procesele de prelucrare a acestor materiale ,,ușoare''. Această gamă de scule a amplificat atât productivitatea, cât și precizia dimensională (figura 1).
- FIGURA 1. ISCAR produce o gamă variată de scule dedicate prelucrării materialelor ușoare, precum aluminiu sau titan.
Materialele precum titanul, bine-cunoscut pentru ductilitatea și rezistența sa mecanică la diverse încercări, sunt în cele mai multe dintre cazuri extrem de dificil de prelucrat. Un rezultat des întâlnit este uzura prematură a muchiei așchietoare și calitatea precară a suprafeței prelucrate.
Conductivitatea termică ridicată a aluminiului ridică alte provocări, pentru că poate duce la încălzirea excesivă a materialului în imediata vecinătate a muchiei așchietoare, creând muchia falsă. Atât durabilitatea, cât și calitatea suprafeței prelucrate suferă în aceste condiții.
În plus, materialele compozite, din cauza proprietăților abrazive, accelerează degradarea muchiei așchietoare și astfel se produce frecvent delaminarea materialului, care complică și mai mult procesul așchietor.
În ultima perioadă, au fost realizate cercetări importante în privința dezvoltării materialelor ușoare și în special în domeniul obținerii unor module specifice (Young) ridicate, a unor rezistențe la încovoiere și rigidități superioare, în special în condiții de temperaturi ridicate. În același timp, asigurarea unei rezistențe la oboseală și a unei rezistențe la uzură ridicate sunt esențiale.
Materiale dezvoltate în mod specific pentru diferite aplicații, precum cele bazate pe structura metalică (MMC – Metal Matrix Composites), ranforsate cu particule de carbură de siliciu (Al/SiCp) asigură proprietăți mecanice excepționale la temperaturi ridicate și sunt utilizate pe scară largă în industriile aeronautică și auto. Aceste avantaje mari aduc cu ele și inconveniente majore legate de prelucrările mecanice.
Iscar a dezvoltat o gamă largă de scule așchie-toare pentru a face față acestor provocări, iar concentrarea departamentului R&D în domeniul materialului de bază, al geometriei și al acoperirii a dus la rezultate spectaculoase.
Geometrii optimizate
ISCAR oferă geometrii specializate care reduc forțele așchietoare și optimizează evacuarea șpanului. Spre exemplu, familia QUICK-X-FLUTE, echipată cu plăcuțe indexabile cu muchii așchietoare special adaptate, asigură prelucrare ușoară și minimizează vibrațiile la prelucrarea aliajelor de Titan.(figura 2)
- FIGURA 2. Frezele ,,PORUMB'' – QUICK-X-FLUTE sunt echipate cu plăcuțe pătrate dublă-față, prevăzute cu geometrie dedicată prelucrărilor de eboș ale aliajelor de Ti.
Acoperiri avansate
Aplicarea unor acoperiri avansate, precum TiAlN și DLC (diamond-like carbon), amplifică durabilitatea muchiei și rezistența la acțiunea abrazivă a materialului prelucrat. Acoperirea SUMO-TEC dezvoltată de ISCAR mărește durabilitatea, în special la prelucrarea cu regimuri ridicate a aliajelor termo-rezistente și a materialelor compozite.
Capete de frezat de mare performanţă
Capetele de frezat HELIALU de la ISCAR, echipate cu plăcuțe indexabile, frezele cilindro-frontale MULTI-MASTER cu capete monobloc din carbură detașabile, frezele monobloc din carbură de tip CHATTER-FREE (figura 3) au fost în mod special proiectate pentru frezarea cu viteze ridicate a aliajelor de aluminiu. Suprafețele prelucrate rezultate au calitate excelentă, iar durabilitatea muchiei este mult amplificată. Geometria lor unică minimizează vibrațiile; este extrem de important, deoarece acest fenomen apare frecvent, în special la prelucrarea pereților subțiri.
- FIGURA 3. Frezele monobloc din carbură antivibratoare (CHATTERFREE) amplifică rata de îndepărtare a materialului, reducând timpul de ciclu la prelucrările în aliaje de aluminiu, cu viteze extrem de ridicate.
- FIGURA 4. Sculele placate cu diamant (PCD) permit realizarea unor operații de strunjire de mare eficiență, asigurând în același timp calități de suprafață excepționale.
Plăcuţe speciale
Pentru aplicațiile de strunjire, ISCAR pune la dispoziția clienților plăcuțe cu geometrii de așchiere (zone de degajare și fragmentatoare) dedicate materialelor ușoare (figura 4). Acestea asigură controlul eficient al șpanului și reduc temperatura degajată în așchiere, amplificând atât durabilitatea, cât și calitatea piesei prelucrate.
În completarea sculelor prezentate anterior, ISCAR oferă și tehnici avansate de prelucrare, menite să optimizeze și mai mult procesele.
Astfel:
1.HSM – High Speed machining – metodă care se bazează pe utilizarea sculelor ISCAR destinate prelucrărilor cu viteză ridicată, permite prelucrătorilor să amplifice productivitatea prin reducerea timpilor de ciclu, menținând în același timp precizia dimensională și calitatea suprafeței prelucrate.
2.MQL – Minimum Quantity Lubrication Sculele ISCAR sunt compatibile cu sistemele MQL care reduc în mod semnificativ cantitatea de lichid utilizat și asigură în același timp răcire și lubrifiere adecvată, esențiale în asigurarea unui regim termic redus la prelucrarea materialelor cu conductivitate termică redusă, precum titanul și aliajele de titan.
3.Strategii de prelucrare adaptivă
Implementarea acestora la utilizarea sculelor ISCAR menține condiții de așchiere stabile, mărește durabilitatea muchiei și asigură calități excepționale ale suprafețelor prelucrate la prelucrarea unor suprafețe complexe.
Industria aerospațială este în permanentă căutare de amplificare a eficienței, a performanțelor în prelucrare, a sustenabilității. Una dintre cheile succesului o reprezintă utilizarea metalelor ușoare precum aluminiul sau aliajele de titan în producerea componentelor. În același timp, prelucrarea acestora este însoțită de provocări unice, legate de uzura muchiei așchietoare, generarea căldurii excesive pe parcursul prelucrării și asigurarea unor rugozități foarte bune. În vederea rezolvării tuturor acestor probleme, ISCAR are răspuns, prin soluțiile avansate pe care le pune la dispoziție.
În plus, ISCAR conștientizează faptul că industria aerospațială aflată în dezvoltare continuă trebuie să producă piese conforme celor mai pretențioase standarde.
Fiabilitatea, caracteristicile mecanice excepționale ale materialelor, greutățile specifice reduse fac regula jocului.
Domeniile acestei industrii se diversifică, iar inovațiile sunt absolut necesare dacă ne gândim, spre exemplu, la tehnologiile de realizare a sateliților sau la cele de realizare a sistemelor de explorare a spațiului cosmic. Aeronavele moderne comerciale pun și ele probleme asemănătoare, necesitatea utilizării de tehnologii moderne de fabricație și de materiale avansate intensificându-se.
Provocări în prelucrarea componentelor din Industria aeronautică:
1.Proprietățile materialelor: în cele mai multe cazuri, este absolut necesară utilizarea unui raport ridicat rezistență la rupere/greutate, așa cum au aluminiul sau titanul, care sunt în același timp greu prelucrabile.
2.Precizie și acuratețe: necesitatea toleranțelor strânse și a suprafețelor superfinisate sunt critice în aplicațiile din această industrie în care chiar și deviații minore pot duce la probleme serioase de performanță în utilizare.
3.Uzura muchiei așchietoare: materialele performante menționate anterior accelerează în prelucrare uzarea muchiilor; de aceea, utilizarea sculelor de calitate foarte bună este esențială.
În concluzie, prelucrarea materialelor ușoare necesită o înțelegere profundă a proprietăților lor și a provocărilor pe care acestea le aduc. ISCAR este firma în care inovarea este perpetuă. Aceasta se exprimă cu certitudine și în acest domeniu, aducând în final producătorilor muchia așchietoare ideală. ISCAR continuă să fie lider în furnizarea tehnologiilor moderne de prelucrare a materialelor ușoare prin optimizarea geometriilor, prin realizarea de acoperiri avansate, prin recomandarea strategiilor adecvate de prelucrare.
