Le frese a candela in ceramica aiutano a ottimizzare la lavorazione dei componenti per il settore aerospaziale

Con la crescente diffusione di componenti aerospaziali realizzati in leghe a base di nichel, la richiesta di utensili da taglio ottimizzati aumenta. Anche per operazioni comuni come la fresatura di spallamenti e la spianatura, la lavorazione dei materiali a base di nichel rimane difficile. Pur garantendo eccellenti prestazioni, questi materiali - a causa della bassa conducibilità termica, della tendenza ad aderire agli utensili da taglio e della presenza di particelle abrasive all'interno della struttura di lega - hanno una scarsa lavorabilità.

Proprio per questi problemi, con gli utensili in metallo duro la produttività tende a essere bassa. Inoltre, per la loro complessità, alcuni componenti richiedono un'elevata profondità utile e molte aziende del settore aerospaziale hanno nella loro "lista dei desideri" la flessibilità del processo. Ora esistono frese a candela in ceramica di nuova tecnologia che aiutano a soddisfare questi requisiti e offrono la possibilità di ottimizzare la lavorazione dei componenti dei motori aerospaziali, con significativi vantaggi rispetto alla concorrenza.
Sono molte le sfide che deve affrontare chi si occupa della produzione di componenti per motori aerospaziali. Molti di questi componenti sono realizzati in HRSA / leghe a base di nichel che presentano diverse sfide ai tecnici di produzione che devono lavorare spool, dischi turbina, casse di combustione e blisk.

Velocità fino a 30 volte superiore

Anche se molti usano le tradizionali frese a candela in metallo duro integrale, quando si tratta di lavorare leghe a base di nichel questi utensili rivelano tutti i loro limiti prestazionali. In uno scenario globale competitivo come quello di oggi, le officine meccaniche del settore aerospaziale sono alla costante ricerca di nuove tecnologie in grado di garantire una svolta in termini, ad esempio, di produttività e durata utensile. Garantendo una velocità di lavorazione fino a 20-30 volte superiore rispetto agli utensili in metallo duro integrale per operazioni come la fresatura di spallamenti e la spianatura, le frese a candela in ceramica possono offrire proprio questo. Questi straordinari risultati possono essere ottenuti soprattutto perché le frese in ceramica mantengono la loro durezza anche in presenza delle alte temperature generate durante la lavorazione delle leghe a base di nichel.
La fresa a candela a testina intercambiabile CoroMill® 316 in ceramica brasata è una soluzione ad alta produttività per le operazioni di sgrossatura sui materiali ISO S dei motori aerospaziali. La soluzione a testina intercambiabile favorisce la flessibilità del processo. Inoltre, la fresa è disponibile in due versioni: quella a sei scanalature con raggio di punta diritto che ottimizza la produttività delle operazioni di fresatura laterale e quella a quattro scanalature che, grazie alla geometria ottimizzata nella parte frontale, permette di effettuare operazioni di spianatura ad avanzamenti elevati.

La fresa a candela CoroMill 316 in ceramica brasata rappresenta la soluzione ideale per i punti difficili da raggiungere o per sfruttare la flessibilità del sistema a testine intercambiabili.

Il substrato ceramico delle frese a candela consente un processo di taglio diverso rispetto ai tradizionali utensili in metallo duro integrale. Un aspetto importante è che l'esclusiva qualità in SiAlON S1KU è appositamente concepita per ottimizzare la lavorazione delle leghe a base di nichel, con il supporto di una geometria negativa che aumenta la tenacità del tagliente. Quest'ultimo presenta anche una fascetta tipo T per operazioni stabili.
Il SiAlON è costituito da ossido di alluminio e nitruro di silicio (Al203 + Si3N4), una combinazione che assicura un'elevata resistenza all'usura, anche a temperature elevate.

Lavorazione stabile

Un setup stabile è consigliabile in tutti i casi ma diventa indispensabile nelle applicazioni senza refrigerante; le officine meccaniche dovrebbero usare aria compressa anziché il refrigerante, dato che quest'ultimo non resisterebbe alle alte temperature generate. Inoltre, l'uso del refrigerante aumenta la possibilità di shock termici e ha un effetto negativo sulla durata utensile. Un aspetto importante è che il mandrino deve ruotare a velocità elevate, almeno 13000 giri/min. Altre raccomandazioni includono l'uso della fresatura concorde e di percorsi utensile programmati che mantengano l'utensile costantemente a contatto con il materiale.

Buona evacuazione truciolo

Un'elevata velocità di taglio aumenta la temperatura di taglio e, di conseguenza, l'effetto di spezzettamento dei trucioli. Il processo, infatti, genera trucioli simili a polvere che possono essere facilmente evacuati con l'aria compressa.

Nonostante le alte temperature generate durante la lavorazione delle HRSA, le frese a candela in ceramica mantengono la loro durezza e ciò le rende particolarmente adatte alla lavorazione delle pale dei blisk aerospaziali.

Nessuna formazione di "strato bianco"

Di particolare interesse è il fatto che, usando le frese a candela in ceramica di Sandvik Coromant, non è stata osservata alcuna formazione del cosiddetto "strato bianco". È stata eseguita un'ampia serie di test a velocità di taglio comprese tra 375 e 900 m/min (1230 ... 2953 piedi/min) senza alcun riscontro di questo effetto indesiderato. Lo stato bianco - che si suppone favorisca le microfessurazioni - è dovuto all'elevata temperatura che raggiunge la superficie del pezzo e al rapido raffreddamento successivo.
Oltre che per le operazioni di fresatura di spallamenti e spianatura, le frese a candela in ceramica possono essere utilizzate anche per la fresatura di tasche, l'interpolazione elicoidale, la lavorazione di piani inclinati e la fresatura di cave. CoroMill 316 fa parte dell'offerta Ottimizzata di Sandvik Coromant nell'ambito degli utensili integrali rotanti.

Nella fresa a candela con testa sferica CoroMill 316 in ceramica, la ceramica brasata sull'interfaccia in metallo duro conferisce resistenza e flessibilità mentre la geometria con testa sferica assicura una profilatura più semplice e rapida.

La serie di frese CoroMill 316 include anche una versione con testa sferica in ceramica per la lavorazione dei blisk. Questa soluzione di profilatura è adatta sia alle operazioni di sgrossatura che a quelle di finitura.