Korrózióálló acél forgácsolása
Technológia
Milyen anyagokról beszélünk?
Elsősorban az az ISO-S anyagcsoportba 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.
Ezeken kívül nehéz forgácsolni 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.
További információ ezekről az anyagokról az ISO anyagcsoportok oldalon, ahol egy online kereső segítségével könnyen tájékozódhat.
Titán ötvözetek (ISO-S4 anyagcsoport)
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.
Inconel, Nimonic, Hastelloy (ISO-S5 anyagcsoport)
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.
Hardox (ISO-S6 anyagcsoport)
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.
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 CNC gépen
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.
Keményfém dörzsár
Természetesen keményfém dörzsár, lehetőleg belső hűtéssel. H7 tűrésű és attól eltérő precíziós változatban is kapható 0,01 mm méretenként.
Menetmarás
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.
CNC 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 UltraCut bevonattal ellátva. A HardX bevonatú mikrómarók 67 HRc keménységig képesek forgácsolni.
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 kisgéppel
HSSE8+Incocut bevonat. 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.
Kézi 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.
Menetfúrás
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 akár az edzett acél megmunkálásához is alkalmas.
Szerkesztő: Bánkuti József üzemmérnök
