Los motores de los aviones deben soportar un empuje enorme y temperaturas de funcionamiento extremadamente altas. La aplicación de aleaciones de titanio, aleaciones de alta temperatura y materiales compuestos es de gran ayuda para aumentar la velocidad de vuelo y la capacidad de carga de los aviones. En las industrias petrolera y química, el acero de baja aleación, el acero inoxidable, el acero de aleación resistente a la corrosión, la aleación de titanio y otros materiales desempeñan un papel importante en tuberías, válvulas, bridas, ejes y otros componentes con su excelente resistencia a la corrosión.
Los materiales difíciles de procesar suelen ser aquellos con propiedades de corte deficientes. Debido a su excelente resistencia al calor, resistencia al desgaste, alta dureza, ductilidad y otras características, suelen desempeñar un papel importante en componentes especiales en las industrias aeroespacial, de construcción naval, petrolera, química y otras.
Qué METROmateriales METROhacer METROTrabajos electrónicos D¿es difícil?
Fundición enfriada y acero endurecido
La dureza extremadamente alta de la fundición enfriada es la razón principal por la que es difícil de procesar. Su plasticidad es muy baja, la longitud de contacto entre la cuchilla y la viruta es muy pequeña y la fuerza de corte y el calor de corte se concentran cerca del filo de corte, por lo que este se daña fácilmente. Las dimensiones estructurales y las tolerancias de mecanizado de las piezas de fundición enfriada son generalmente grandes y la precisión de la pieza bruta es baja, lo que aumenta aún más la dificultad de procesamiento.
Después del tratamiento térmico, el acero endurecido tendrá una dureza muy alta y también tendrá requisitos extremadamente altos para la herramienta. La fresa no debe romperse fácilmente durante el procesamiento y debe tener una larga vida útil. Esto requiere que el material de la herramienta tenga requisitos extremadamente altos y el revestimiento debe ser resistente a altas temperaturas y al desgaste.
SAMHO ha lanzado las series SHG y SHH molino de extremos, que están especialmente diseñadas para materiales duros. Para materiales duros dentro de HRC63, tanto la eficiencia de corte como la vida útil de la herramienta son muy buenas.
Acero de alta resistencia
En comparación con el acero estructural de carbono ordinario, el acero de alta resistencia/acero de ultra alta resistencia tiene alta resistencia y baja conductividad térmica, por lo que la fuerza de corte es grande, la temperatura de corte es alta, el desgaste de la herramienta es rápido, la vida útil de la herramienta es corta y la rotura de viruta también es ligeramente difícil.
Al procesar dichos materiales, se seleccionan herramientas de carburo, cerámica o PCBN de alto rendimiento. Al mismo tiempo, se utiliza refrigeración por alta presión o MQL para reducir el calor de corte y el desgaste de la herramienta.
Metal puro
Los metales puros de uso común, como el cobre, el aluminio puro y el hierro puro, tienen una dureza y una resistencia bajas y una conductividad térmica alta, lo que los hace favorables para el corte. Sin embargo, tienen una alta plasticidad, una gran deformación de la viruta, una gran longitud de contacto herramienta-viruta y son propensos a la soldadura en frío, lo que da como resultado un borde recalcado. Por lo tanto, la fuerza de corte es grande, no es fácil obtener una buena calidad de superficie mecanizada y la rotura de la viruta es difícil. Además, su coeficiente de expansión lineal es grande y es difícil controlar la precisión de mecanizado de la pieza de trabajo durante el mecanizado fino.
Acero inoxidable
Según la estructura metalográfica, el acero inoxidable se puede dividir en tres tipos: ferrita, martensita y austenita. Los componentes principales del acero inoxidable ferrítico y martensita son el cromo, y el corte no suele ser difícil. Los componentes principales del acero inoxidable austenítico son el cromo, el níquel y otros elementos. Después del temple, es austenita y la procesabilidad del corte es relativamente pobre, lo que se manifiesta principalmente en:
- Alta plasticidad, endurecimiento severo por deformación, fácil generación de filos recalcados y deterioro de la calidad de la superficie procesada. El grado de endurecimiento de la superficie procesada y la profundidad de la capa endurecida son grandes, lo que a menudo trae dificultades al siguiente proceso. Y no es fácil romper las virutas.
- La conductividad térmica es pequeña y el calor generado no es fácil de transferir, por lo que la temperatura de corte es alta.
- Debido a la alta temperatura de corte, el severo endurecimiento del trabajo y la presencia de carburos (TiC, etc.) en el acero, se forman inclusiones duras y es fácil soldar en frío con la herramienta, por lo que la herramienta se desgasta rápidamente y se reduce la vida útil.
Aleaciones de alta temperatura
Según su composición química, las aleaciones de alta temperatura se dividen en tres tipos: a base de hierro, a base de níquel y a base de cobalto. Su maquinabilidad es peor que la del acero inoxidable. Las aleaciones de alta temperatura contienen muchos elementos de aleación de alto punto de fusión, como hierro, titanio, cromo, cobalto, níquel, vanadio, tungsteno, molibdeno, etc., que junto con otros elementos de aleación forman aleaciones austeníticas con alta pureza y estructura densa. Algunos elementos se combinan con elementos no metálicos como carbono, nitrógeno y oxígeno para formar compuestos de alta dureza con baja gravedad específica y alto punto de fusión.
También se pueden formar algunos compuestos intermetálicos de alta dureza con cierta tenacidad. Al mismo tiempo, algunos elementos de aleación entran en la solución sólida para fortalecer la matriz. Después del envejecimiento a largo plazo, las aleaciones de alta temperatura pueden precipitar fases duras de la solución sólida, distorsionando aún más la red, lo que no solo aumenta la resistencia a la deformación plástica, sino que también agrava el desgaste de la herramienta debido a la presencia de partículas duras.
Cómo las herramientas de fresado de extremos afrontan el desafío de los materiales difíciles de mecanizar
Seleccione materiales de alta calidad
Las herramientas de diamante policristalino (PCD) y las herramientas de nitruro de boro cúbico (CBN) también son formas efectivas de trabajar con materiales difíciles de mecanizar. En los últimos años, su participación en el mercado ha aumentado gradualmente. Las herramientas de PCD se utilizan ampliamente para fresar metales no ferrosos, materiales compuestos, plásticos y superaleaciones extremadamente difíciles de mecanizar. Las herramientas de CBN se utilizan para el corte continuo o intermitente de metales ferrosos endurecidos, así como para el corte de metales soldados y metales compuestos.
Recubrimiento de alta calidad en herramientas de corte
El recubrimiento de herramientas es la tecnología más económica y específica para materiales difíciles de procesar. Una amplia variedad de nuevos materiales conlleva requisitos de procesamiento más complejos. Al mismo tiempo, también promueve el desarrollo continuo de tecnologías de recubrimiento como CVD y PVD. El recubrimiento de herramientas en sí es una tecnología desarrollada para abordar los efectos adversos de la fuerza excesiva y el calor generado durante el recorrido de la viruta en la herramienta. Las herramientas recubiertas pueden aumentar la vida útil de las herramientas sin recubrimiento entre 2 y 10 veces en diferentes materiales de procesamiento.
Utilizando tecnología de corte avanzada
Las temperaturas de procesamiento convencionales son la temperatura ambiente normal. Sin embargo, en el caso de materiales difíciles de procesar, cambiar la temperatura de procesamiento a veces trae resultados inesperados. El método de corte por calentamiento consiste en aplicar un voltaje bajo y una corriente alta en el circuito entre la pieza de trabajo y la herramienta para generar calor en el área de corte. También existe el corte por calentamiento por plasma. Es decir, el material de la pieza de trabajo cerca de la punta de la herramienta se calienta con un arco de plasma para reducir su dureza y resistencia, mejorando así las condiciones de corte.
El método de corte a baja temperatura utiliza nitrógeno líquido (-180 ℃) o CO2 líquido (-76 ℃) como fluido de corte. La temperatura de la zona de corte se puede reducir. Con este método, la fuerza de corte principal se puede reducir en 20% y la temperatura de corte se puede reducir en más de 300 ℃. Al mismo tiempo, desaparece el borde acumulado, se mejora la calidad de la superficie procesada y se puede aumentar la durabilidad de la herramienta de 2 a 3 veces. Es eficaz al procesar acero de alta resistencia, hierro fundido resistente al desgaste, acero inoxidable y aleaciones de titanio.
El procesamiento ultrasónico que utiliza portaherramientas ultrasónicos y herramientas ultrasónicas es una tecnología de corte especial que hace que la herramienta vibre a alta velocidad a lo largo de la dirección de corte a una frecuencia de 20-40 KHz. El corte por vibración ultrasónica es un tipo de corte por pulsos desde un punto de vista microscópico. En un ciclo de vibración, el tiempo de corte efectivo de la herramienta es muy corto. En la mayor parte del tiempo en un ciclo de vibración, la herramienta y las virutas de la pieza de trabajo están completamente separadas, y la herramienta y las virutas de la pieza de trabajo están en contacto intermitente, lo que reduce en gran medida el calor de corte. Es una tecnología que es más adecuada para tratar con materiales frágiles y duros. La rugosidad de la pieza de trabajo y la precisión del procesamiento se mejoran en gran medida.
