Keramik gillar att vara i hetluften

Utmaning: Vad kan man göra om hårdmetall inte ger önskat resultat vid bearbetning av varmhållfasta superlegeringar?

Lösningen: använd lämpliga keramiska skärsorter istället.

SiAlON-keramer och fiberförstärkta keramer är bra alternativ vid både svarvning och fräsning i varmhållfasta superlegeringar. En viktig undergrupp är nickellegeringar, vilka vanligtvis används i applikationer med höga temperaturer, t.ex. vid bearbetning av komponenter till flygplansmotorer eller vid energiproduktion. De används också allt oftare vid påsvetsning av hårda material inom olje- och gasindustrin.

Keramisk fräsning av turbinskivor

Keramik är starkt i varma och hårda material och reagerar inte med arbetsstyckesmaterialen. Däremot är nackdelen att de inte är lika sega som hårdmetaller. Detta gör att det krävs stabila processer med minimalt med vibrationer. Verktygsöverhängen behöver vara korta, ingång och utgång ske smidigt och fullspårsfräsning bör undvikas.
Keramiska svarvnings- och fräsoperationer skiljer sig åt på några viktiga punkter. Vid svarvning håller sig skärhastigheterna omkring 300 m/min som mest, medan fräsar kan nå hastigheter på upp till 1 000 m/min. Vid keramisk svarvning krävs oavbruten skärvätsketillförsel, medan det inte får tillföras någon skärvätska alls vid fräsning för att undvika termiska påfrestningar.
Runda skär är att föredra vid både svarvning och fräsning. Små skärdjup rekommenderas för att uppnå en liten ingångsvinkel och på så sätt undvika strålförslitning.
Den främsta riktlinjen för keramisk fräsning är att använda relativt låga matningshastigheter (0,05–0,08 mm/tand) jämfört med fräsning i hårdmetall, för att uppnå mycket höga skärhastigheter. Den höga temperaturen runt skärzonen optimerar skärförloppet och underlättar effektiv borttagning av små och varma spånor. Planfräsning föredras före kantfräsning och konturfräsning.

Fräsning med keramiska skär är en produktiv lösning vid bearbetning av komponenter till flygplansmotorer i ISO S-material.

Positiva skär är optimala för den rekommenderade metoden för medfräsning. Negativa geometrier är överlägsna vid motfräsning och ger tjocka spånor vid utgången.

Sammanfattning

Med optimala metoder kan de keramiska verktygens kapacitet för extremt höga hastigheter ge avsevärt högre spånavverkningshastigheter i krävande applikationer med varmhållfasta superlegeringar.

Kundexempel

Arbetsstycke: Komponent i inconel

Resultat:
Totalt sparades 42 timmars bearbetningstid in per år och produktiviteten ökade med 469 %.