Bewerking van titaniumlegeringen, superlegeringen en niet-metalen materialen
1. Bewerking van titaniumlegeringen
Titaniumlegeringen worden veel gebruikt in de lucht- en ruimtevaart, de medische en biomedische sector vanwege hun hoge sterkte-tot-gewichtsverhouding, corrosieweerstand en biocompatibiliteit. Ze worden echter geclassificeerd als moeilijk-te-bewerkbare materialen vanwege hun lage thermische geleidbaarheid, hoge chemische reactiviteit en verhardingsneiging-.
Belangrijkste bewerkingstechnieken:
CNC-frezen: Hoge-hardmetalen vingerfrezen worden vaak gebruikt. Dynamische freesstrategieën helpen de opbouw van warmte en slijtage van het gereedschap te verminderen. Met spilsnelheden tot 18.000 tpm kunnen bijvoorbeeld toleranties van ±0,02 mm in titanium van klasse 5 worden bereikt.
Draaien: Vereist een rigide opstelling en scherp gereedschap. Dynamische draaimethoden worden gebruikt om de snijkrachten te stabiliseren en klapperen te voorkomen, vooral bij flexibele titaniumcomponenten.
Boren en saai: Het gebruik van scherpe hardmetalen boren, hoge-koelvloeistof (groter dan of gelijk aan 70 bar) en lage voedingssnelheden zijn essentieel om oververhitting te voorkomen en maatnauwkeurigheid te garanderen.
Spiraalvormig frezen: Effectief voor voorbewerkingen, waarbij de snijdruk gelijkmatig wordt verdeeld en slijtage van het gereedschap wordt verminderd.
5-assige bewerking: Maakt complexe geometrieën mogelijk en verkort de insteltijd, vooral handig in de lucht- en ruimtevaart- en medische implantaatproductie.
Koelvloeistof en gereedschap:
Emulsie- of synthetische koelmiddelen met een hoog smerend vermogen hebben de voorkeur.
Interne koelmiddeltoevoer en trillingsdempende-gereedschapshouders verbeteren de oppervlakteafwerking en standtijd.
Hybride dempingshouders kunnen trillingen tot 40% verminderen, waardoor spiegel-achtige afwerkingen op dun- wandonderdelen mogelijk worden.
2. Bewerking van superlegeringen (bijv. GH4169, GH2747)
Superlegeringen, vooral legeringen op basis van nikkel- zoals GH4169 en GH2747, zijn van cruciaal belang in toepassingen bij hoge- temperaturen, zoals gasturbines, straalmotoren en onderdelen van de ruimtevaart. Ze vertonen een uitstekende kruipweerstand, oxidatieweerstand en sterkte bij verhoogde temperaturen, maar zijn uiterst moeilijk te bewerken.
Belangrijkste uitdagingen:
Hoge snijkrachten en temperaturen
Snelle slijtage van het gereedschap door verharding
Lage thermische geleidbaarheid, wat leidt tot warmteconcentratie aan de gereedschapsrand
Bewerkingsstrategieën:
Gereedschapsmaterialen: Gebruik van gereedschappen van gecoat hardmetaal, keramiek of kubisch boornitride (CBN).
Lage snijsnelheden: Om de warmteontwikkeling te verminderen
Hoge-koelvloeistof: Essentieel voor spaanafvoer en koeling
Stabiele opstellingen: Stevige bevestigingen en korte uitsteeklengtes van het gereedschap om trillingen te minimaliseren
Verwerkingstechnieken:
Draaien en frezen: Vaak uitgevoerd onder gecontroleerde omstandigheden met geoptimaliseerde gereedschapspaden en koelmiddelstroom
Smeden en warmtebehandeling: Voorafgaand aan de bewerking worden superlegeringen vaak gesmeed bij hoge temperaturen (bijv. 950–1300 graden) en ondergaan ze oplossings- en verouderingsbehandelingen om de bewerkbaarheid en mechanische eigenschappen te verbeteren
Simulatie en optimalisatie: Eindige-elementenmodellering (bijv. DEFORM) wordt gebruikt om temperatuur- en spanningsvelden tijdens smeden en machinaal bewerken te voorspellen
3. Bewerking van niet--metalen materialen
Niet-{0}}metalen materialen zoals kunststoffen, keramiek, glas en composieten worden steeds vaker gebruikt in de lucht- en ruimtevaart-, elektronica- en medische industrie vanwege hun lichte gewicht, corrosiebestendigheid en op maat gemaakte eigenschappen.
Veel voorkomende niet-metalen materialen:
Kunststoffen: ABS, polycarbonaat, PEEK, PTFE
Keramiek: Aluminiumoxide, zirkoniumoxide, siliciumcarbide
Glas: Kwarts, optisch glas
Composieten: Koolstofvezel, glasvezel, laminaten
Bewerkingstechnieken:
CNC-bewerking: Frezen en draaien met hoge-precisie met diamant-gecoate of hardmetalen gereedschappen
Lasersnijden: Speciaal voor kunststoffen en composieten
Ultrasone bewerking: Voor harde en broze materialen zoals keramiek
Waterstraalsnijden: Geschikt voor warmte-gevoelige materialen
Belangrijkste overwegingen:
Gereedschapsselectie: Moet overmatige hitte en het smelten van materiaal vermijden
Koeling: Lucht- of vloeibare koelmiddelen om thermische schade te voorkomen
Armatuur: Zachte klemming om scheuren of vervorming te voorkomen
Oppervlakteafwerking: Vereist vaak na-bewerking, zoals polijsten of coaten
Toepassingen:
Kunststof onderdelen: Behuizingen, isolatoren, medische apparaten
Keramiek: Isolatoren, snijgereedschappen, biomedische implantaten
Glas: Optische componenten, displaypanelen
Composieten: Luchtvaartpanelen, auto-onderdelen
