Milyen anyagokról beszélünk?
Elsősorban az az ISO anyagbesorolás szerinti H csoportba tartozó kemény anyagokokról és az S csoportba tartozó szuperötvözetekről van szó. A HARDOX 500 egy nagy keménységű acél, a Creusabro egy másik kopásálló acél. Aztán az Inconel, a Nimonic és a Hastelloy mind magas hőállóságú nikkel alapú szuperötvözetek. A titán és ötvözetei szilárdságukról és alacsony súlyukról ismertek, de megmunkálásuk nehézkes. És ide sorolhatjuk még a nagy keménységű bronzötvözeteket, az erősen koptató hatású szálerősítésű műanyagokat és az edzett acélokat is, de az 54 HRc feletti tartományban már inkább csak marással boldogulunk.
Hardox, Creusabro
Kezdjük a HARDOX 500 HB-val. Mivel kemény acélról van szó, a megmunkáláshoz nagyon kemény szerszámokra lenne szükség. Keményfém vagy 8% kobalt tartalmú gyorsacél szerszámok jöhetnek szóba. A nagy keménység azt jelenti, hogy a szerszámok gyorsan elkopnak, ezért a szerszám anyaga és bevonata fontos. A forgácsolási sebességet alacsonyan kell tartani a túlzott hőképződés elkerülése érdekében. A megmunkálás során bőséges hűtőfolyadék szükséges. Ezen kívül ügyelni kell a munkadarab és a szerszám merev befogására a rezgés elkerülése és a szerszám elhajlásának megakadályozása érdekében.
A Creusabro hasonló a HARDOX-hoz, de más ötvözőelemekkel. Nagy a feszültség alatti felkeményedési hajlama, ezért állandó előtolási sebességet kell fenntartani. Ennél az anyagnál is hasonló szerszámok ajánlottak. Figyeljünk a hőfejlődésre.
Inconel, Nimonic, Hastelloy
Az Inconel egy nikkel-króm ötvözet, amely a felkeményedéséről ismert. Az Inconel megmunkálásához éles szerszámok szükségesek, keményfém vagy kobaltos gyorsacél nagy hőállóságú bevonattal. Alacsony forgácsolási sebesség, nagy előtolás a felkeményedés megakadályozására. Menetvágáshoz bevonatos menetfúrók és bőséges kenés szükséges. A fúráshoz alacsony sebesség és nagy nyomás szükséges a vágás fenntartásához a felület felkeményedése nélkül.
A Nimonic egy másik nikkel szuperötvözet, amelyet magas hőmérsékletű környezetben használnak, ezért még inkább hőálló. Hasonló kihívást jelent, mint az Inconel. A szerszámoknak ellen kell állniuk a magas hőmérsékletnek. Ismét alacsony sebesség, nagy előtolás.
Hastelloy – korrózióálló nikkelötvözetek. Ezeknél is problémát jelent a felkeményedés. Bevonatos szerszámookat kell használni. Mély furatok fúrásánál ügyelni kell a forgácsok eltávolítására, ami a szerszám gyakori kiemelésével oldható meg. Menetvágás merev beállításokkal, esetleg menetmarás menetfúrás helyett a szerszámtörés csökkentése érdekében.
Titán ötvözetek
A Titán és ötvözetek hővezető képessége alacsony, így hő halmozódik fel a szerszám élén. Éles keményfém szerszámok, alacsonyabb sebesség, nagy előtolás szükséges. Nagynyomású bőséges hűtőfolyadék, esetleg belső hűtés a hő elvezetéséhez. Fúráshoz, alacsony fordulatszám, nagy előtolás. Menetvágáshoz bevonatos menetfúrókat használjunk. A forgácskezelés is fontos. Az olyan anyagok, mint a titán, hosszú forgácsokat képeznek, ezért forgácstörés szükséges.
Gépek
A nehezen forgácsolható anyagok megmunkálását célszerű merev gépen végezni CNC vezérléssel, ahol egyenletesen biztosítható a megfelelő előtoló erő és a bőséges hűtőfolyadék. Sokszor viszont erre nincs lehetőség, ezért külön választjuk a CNC forgácsoláshoz és a kisgépes megmunkáláshoz ajánlott szerszámokat.
CNC forgácsolás
Merev CNC gépre egyértelműen keményfém szerszámokat javaslunk kimondottan ezekhez az anyagokhoz kifejlesztett magas hő- és kopásállóságú bevonatokkal. Ilyenek:
Fúrás
Keményfém csigafúró bevonattal, lehetőleg belső hűtéssel. A Sirius fúrók nanoszemcsés keményfémből, szabadalmaztatott élgeometriával készülnek és erősségük többek között a szuperötvözetek hatékony fúrása. Csúcsszöge 145°, ami biztonságos bekezdést garantál, de ha a helyzetpontosság megköveteli, akkor a 142° keményfém NC bekezdőfúrót használjuk előtte.
Kúpsüllyesztés, éltompítás
Ha szükség van kúpsüllyesztésre, vagy a peremek éltompítására, akkor az ötélű kúpsüllyesztő a megfelelő szerszám, természetesen a bevonatos keményfém változat.
Menet
A menet-megmunkálás szerszáma a keményfém menetmaró, amely jóval kedvezőbb körülmények között forgácsol, mint a menetfúró, ezért 65 HRc-ig használható. További előnye a biztonság, mert egy esetleges szerszámtörés sem teszi tönkre a drága munkadarabot.
Marás
Maráshoz a szuperötvözetekhez a 60° spirálszögű háromélű marók, míg a kemény, abrazív anyagokhoz a sűrű fogú 8-12 élű szerszámok bizonyulnak megfelelőnek, mindkét típus nagyon erős bevonattal ellátva.
Kisgépes megmunkálás
A kisebb merevségű, vagy kézi mozgatású gépekkel akkor dolgoznak, ha a megmunkálandó munkadarabok mérete, alakja, vagy a beszereltsége miatt azokat nem lehet CNC gépre tenni. Ilyenkor nem lehet maximális merevséget biztosítani, sokszor kézi előtolással kell dolgozni és a hűtés-kenés lehetősége is korlátozott. A szerszámgyártók e téren régóta együttműködnek az Airbus szakembereivel, az ott szerzett tapasztalatok máshol is hasznosíthatóak.
Fúrás
A szuperötvözetek és a Hardox fúrásához a 8% kobaltot tartalmazó gyorsacél hegyére egy különleges bevonatot tettek, melynek vastagsága 2/4µm, keménysége 3200HV, súrlódási együtthatója 0,35, hőállósága 1100°C. Ez a vágósebesség jelentős növelését teszi lehetővé és fokozottan ellenáll az oxidációval szemben magas hőmérsékleten is. Nehezen forgácsolható acélokhoz, rozsdamentes acélokhoz és titánötvözetekhez kiváló.
A nagy koptató hatású anyagok fúrásához egy másik lehetőség a forrasztott keményfém lapkás csigafúró, amely egyesíti a fúróhegy nagy keménységének és a szár rugalmasságának előnyeit és a kompozit anyagoknál is jól teljesít.
További lehetőség a keményfém fúródörzsár, amely egyenes és csavart horonnyal készül nagy koptató hatású karbon és karbon/alu alapú kompozit anyagok telibe fúrásához.
Dörzsár
Viszonylag ritka szerszám a keményfém kézi dörzsár, de az erősen koptató szuperötvözeteknél és kompozitoknál jó hasznát lehet venni, mert élettartama messze felülmúlja a szokásos gyorscél dörzsárát.
Kúpsüllyesztő
Az ötélű kúpsüllyeztőt elsősorban a Hardoxhoz fejlesztették ki, HSSE8 gyorsacélból készül erősen hőálló kemény TiAlN bevonattal. Jobban megbirkózik a nehéz anyagokkal, mint háromélű társai.
Menetfúró
A nehezen forgácsolható ötvözetekhez alkalmas gépi menetfúrók HSSE-PM kobaltos porkohászati gyorsacélból vannak, de igazán a hőálló bevonatuk teszi őket különlegessé.
A kézi menetfúrókon nincs ugyan bevonat, ott a vágósebesség nem is indokolja, de a HSSE-PM kobaltos porkohászati gyorsacél jól megbirkózik a nehéz anyagokkal is. Az első vágáson levő vezetőcsap gondoskodik a precíz megvezetésről.
Reszelés
Végül megemlítjük még a gyémánt reszelőt és tűreszelőt, ami az edzett acél megmunkálásához is alkalmas.
