Mecanitzat d'aliatges de titani, superaliatges i materials no-metàl·lics
1. Mecanitzat d'aliatge de titani
Els aliatges de titani s'utilitzen àmpliament en camps aeroespacial, mèdic i biomèdic a causa de la seva alta relació de resistència{0}}a{1}}pes, resistència a la corrosió i biocompatibilitat. Tanmateix, es classifiquen com a materials de difícil--mecanització a causa de la seva baixa conductivitat tèrmica, alta reactivitat química i tendència a l'enduriment-.
Tècniques clau de mecanitzat:
Fresat CNC: s'utilitzen habitualment freses de carbur de-alta velocitat. Les estratègies de fresat dinàmic ajuden a reduir l'acumulació de calor i el desgast de les eines. Per exemple, les velocitats del cargol de fins a 18.000 rpm poden aconseguir toleràncies de ± 0,02 mm en titani de grau 5.
Girant: Requereix configuracions rígides i eines afilades. Els mètodes de tornejat dinàmic s'utilitzen per estabilitzar les forces de tall i evitar el xoc, especialment en components flexibles de titani.
Perforació i avorriment: l'ús de broques de carbur afilat, refrigerant d'alta-pressió (superior o igual a 70 bar) i baixes velocitats d'alimentació és essencial per evitar el sobreescalfament i garantir la precisió dimensional.
Fresat helicoïdal: Eficaç per a operacions de desbast, distribuint la pressió de tall de manera uniforme i reduint el desgast de l'eina.
Mecanitzat de 5 eixos: Permet geometries complexes i redueix el temps de configuració, especialment útil en la fabricació d'implants mèdics i aeroespacials.
Refrigerant i eines:
Es prefereixen refrigerants sintètics o en emulsió amb alta lubricitat.
El subministrament intern de refrigerant i els suports d'eines-que amortiguen les vibracions milloren l'acabat de la superfície i la vida útil de l'eina.
Els suports d'amortiment híbrids poden reduir la vibració fins a un 40%, permetent acabats-com els miralls a les parts de paret-fines.
2. Mecanitzat de superaliatges (p. ex., GH4169, GH2747)
Els superaliatges, especialment els basats en níquel-com el GH4169 i el GH2747, són crítics en aplicacions d'alta-temperatura, com ara turbines de gas, motors a reacció i components aeroespacials. Presenten una excel·lent resistència a la fluència, resistència a l'oxidació i força a temperatures elevades, però són extremadament difícils de mecanitzar.
Reptes clau:
Altes forces de tall i temperatures
Ràpid desgast de l'eina a causa de l'enduriment
Baixa conductivitat tèrmica que condueix a la concentració de calor a la vora de l'eina
Estratègies de mecanitzat:
Materials d'eines: Ús d'eines de carbur revestit, ceràmica o nitrur de bor cúbic (CBN).
Velocitats de tall baixes: Per reduir la generació de calor
Refrigerant-alta pressió: Imprescindible per a l'evacuació i refrigeració d'encenalls
Configuracions estables: Fixacions rígides i voladissos d'eines curts per minimitzar la vibració
Tècniques de processament:
Tornejat i Fresat: Sovint es realitza en condicions controlades amb recorreguts d'eines optimitzats i flux de refrigerant
Forja i tractament tèrmic: Abans del mecanitzat, els superaliatges sovint es forgen a altes temperatures (per exemple, 950-1300 graus) i se sotmeten a tractaments de solució + envelliment per millorar la mecanització i les propietats mecàniques.
Simulació i Optimització: El modelatge d'elements finits (per exemple, DEFORM) s'utilitza per predir camps de temperatura i deformació durant la forja i el mecanitzat.
3. Mecanitzat de materials no-metàl·lics
Els materials no-metallics com els plàstics, la ceràmica, el vidre i els compostos s'utilitzen cada cop més a les indústries aeroespacial, electrònica i mèdica a causa del seu pes lleuger, resistència a la corrosió i propietats personalitzades.
Materials no-metàl·lics habituals:
Plàstics: ABS, policarbonat, PEEK, PTFE
Ceràmica: alúmina, zirconi, carbur de silici
Vidre: Quars, vidre òptic
Composites: Fibra de carboni, fibra de vidre, laminats
Tècniques de mecanitzat:
Mecanitzat CNC: fresat i tornejat d'alta-precisió amb eines-revestides de diamant o de carbur
Tall per làser: Especialment per a plàstics i compostos
Mecanitzat per ultrasons: Per a materials durs i trencadissos com la ceràmica
Tall per raig d'aigua: Apte per a materials-sensibles a la calor
Consideracions clau:
Selecció d'eines: Cal evitar l'excés de calor i la fusió del material
Refrigeració: Refrigerants d'aire o líquids per evitar danys tèrmics
Fixació: Subjecció suau per evitar esquerdes o deformacions
Acabat superficial: Sovint requereix un post-processament com ara polir o recobrir
Aplicacions:
Parts de plàstic: Carcasses, aïllants, dispositius mèdics
Ceràmica: Aïllants, eines de tall, implants biomèdics
Vidre: Components òptics, panells de visualització
Composites: panells aeroespacials, peces d'automòbil
