Le frese in ceramica aiutano a ottimizzare la lavorazione dei componenti aerospaziali

Poiché i componenti realizzati con leghe a base di nichel diventano sempre più diffusi nel settore aerospaziale, la domanda di utensili da taglio ottimizzati continua a crescere. Ma, nonostante i loro vantaggi, i materiali a base di nichel mostrano una scarsa lavorabilità a causa della loro bassa conduttività termica, del potenziale di adesione agli utensili da taglio e della presenza di particelle abrasive all’interno della struttura della lega. A causa di questi problemi, la produttività con gli utensili in metallo duro tende ad essere bassa. Inoltre, la complessità delle parti implica che alcuni componenti richiedono una portata estesa. Qui, Henri Sevonen – Senior Industry Segment Manager – Aerospace per lo specialista del taglio dei metalli Sandvik Coromant, spiega come è emersa la nuova tecnologia delle frese a candela in ceramica per contribuire a soddisfare questi requisiti, con il potenziale di ottimizzare la lavorazione di parti di motori aeronautici e fornire una significativa competitività guadagni.

La maggior parte delle parti aerospaziali sono realizzate con superleghe resistenti al calore (HRSA) e leghe a base di nichel, che pongono una serie particolare di requisiti agli ingegneri di produzione che desiderano produrre componenti come bobine, dischi di turbine, involucri di combustione e blisk. Sebbene molti produttori utilizzino frese convenzionali in metallo duro integrale, tali utensili presentano dei limiti in termini di prestazioni quando si tratta di leghe a base di nichel.

In un'arena globale altamente competitiva, le officine meccaniche aerospaziali sono alla ricerca di tecnologie di livello superiore in grado di fornire un cambiamento radicale in fattori quali la produttività e/o la durata degli utensili. Le frese in ceramica possono fare questo salto di qualità, offrendo una velocità di lavorazione fino a 20-30 volte maggiore, rispetto agli utensili in metallo duro integrale per operazioni come la fresatura di spallamenti e spianature. Risultati così impressionanti possono essere ottenuti in gran parte perché le frese ceramiche mantengono la loro durezza alle alte temperature che si verificano durante la lavorazione delle leghe a base di nichel.

La fresa a candela brasata in ceramica CoroMill® 316 a testina intercambiabile per operazioni di sgrossatura è una soluzione produttiva per applicazioni di motori aerospaziali in materiali ISO S. In primo luogo, il concetto di testa intercambiabile facilita la flessibilità intrinseca del processo. È disponibile anche una versione a sei eliche con raggio angolare dritto che consente operazioni di fresatura laterale altamente produttive, e una versione a quattro eliche progettata per potenziare la spianatura grazie alla sua geometria frontale ad avanzamenti elevati.

Il substrato ceramico delle frese consente un processo di taglio diverso rispetto ai tradizionali utensili in metallo duro integrale. È importante sottolineare che l'esclusiva qualità S1KU SiAlON è progettata appositamente per la lavorazione superiore delle leghe di nichel ed è supportata da una geometria negativa che fornisce un tagliente tenace. Quest'ultimo dispone anche di un T-land per operazioni stabili.

SiAlON presenta una composizione chimica di ossido di alluminio e nitruro di silicio (Al203+Si3N4), una combinazione che promuove un'elevata resistenza all'usura, anche a temperature elevate.

Lavorazione stabile

Si consiglia in ogni caso un allestimento stabile e sempre senza applicazione di refrigerante; le officine meccaniche dovrebbero invece utilizzare aria pressurizzata poiché il refrigerante brucerebbe semplicemente alle alte temperature coinvolte. Inoltre, l'uso del refrigerante favorisce gli shock termici e ha un effetto negativo sulla durata dell'utensile. È importante sottolineare che sono richieste velocità del mandrino elevate, di almeno 13.000 giri al minuto. Ulteriori raccomandazioni includono l'uso della fresatura concorde, nonché un percorso utensile programmato che mantenga l'utensile in costante contatto con il materiale.

È chiaro che le leghe a base di nichel svolgeranno un ruolo fondamentale nel futuro della produzione aerospaziale. Tuttavia, ci sono molte sfide che devono affrontare coloro che hanno il compito di produrre componenti di motori aerospaziali. È solo attraverso le continue innovazioni degli utensili, come la tecnologia delle frese in ceramica, che le officine meccaniche aerospaziali saranno in grado di ottimizzare il processo di lavorazione.

CoroMill® 316 fa parte della gamma di utensili tondi integrali ottimizzati di Sandvik Coromant. Per ulteriori informazioni visitate il sito web. Oppure visitate la risorsa di conoscenza sulle applicazioni per motori aeronautici di Sandvik Coromant, aeroknowledge.com.