Applicazione di utensili da taglio in leghe resistenti al calore

Applicazione di utensili da taglio in leghe resistenti al calore

Anche l’elaborazione aerospaziale sta cambiando rapidamente. Ad esempio, le superleghe a base di nichel come Rene88, di cui la maggior parte delle persone non aveva sentito parlare qualche anno fa, rappresentano ora il 10-25% del metallo totale utilizzato nella produzione di motori aeronautici. Ci sono buone prestazioni e ragioni commerciali per questo. Ad esempio, queste leghe resistenti al calore possono aumentare la durata del motore e consentire a motori più piccoli di funzionare su aerei di grandi dimensioni, il che aumenterà l’efficienza della combustione e ridurrà i costi operativi. Questi materiali resistenti mostrano anche il costo dello strumento. La loro resistenza al calore porta a temperature più elevate sulla punta dell'utensile, riducendo la durata dell'utensile. Allo stesso modo, le particelle di carburo presenti in queste leghe aumentano significativamente l’attrito, riducendo così la durata dell’utensile.

Come risultato di questi cambiamenti di condizioni, il materiale in carburo cementato C-2, che era in grado di lavorare in modo soddisfacente molte leghe di titanio e leghe a base di nichel, ha subito un grave schiacciamento del tagliente e gravi linee di profondità di taglio quando applicato ai materiali odierni leghe. Le scanalature sono usurate. Tuttavia, il più recente carburo cementato a grana fine può lavorare efficacemente le leghe ad alta temperatura e la durata dell'utensile è migliorata e, cosa più importante, l'affidabilità nell'applicazione di leghe ad alta temperatura.

Il carburo cementato a grana fine ha una resistenza alla compressione e una durezza più elevate rispetto ai tradizionali materiali in carburo cementato, ma aggiunge un piccolo costo in termini di tenacità. Il risultato è che è più efficace del tradizionale carburo cementato nel resistere alle comuni modalità di guasto nella lavorazione delle leghe ad alta temperatura.

I rivestimenti PVD (Physical Vapour Deposition) si sono dimostrati efficaci anche per la lavorazione di leghe ad alta temperatura. Il rivestimento PVD TiN (nitruro di titanio) è stato il primo ad essere utilizzato ed è ancora il più popolare. Recentemente, anche i rivestimenti TiAlN (nitruro di titanio alluminio) e TiCN (carbonitruro di titanio) possono essere utilizzati bene. In passato, il campo di applicazione dei rivestimenti TiAlN era più limitato rispetto a quelli TiN. Ma quando la velocità di taglio aumenta, sono una buona scelta, poiché in queste applicazioni aumentano la produttività fino al 40%. D'altro canto, a seconda delle condizioni superficiali del rivestimento, il TiAlN a velocità di taglio inferiori può causare tagliente di riporto, con conseguente scheggiatura e usura della scanalatura.

Recentemente sono stati sviluppati materiali per applicazioni in superleghe e questi rivestimenti sono composti da diversi strati. Test approfonditi di laboratorio e sul campo hanno dimostrato che questa combinazione è efficace in un'ampia gamma di applicazioni rispetto a qualsiasi altro rivestimento singolo. Pertanto, il rivestimento composito PVD per applicazioni in leghe ad alta temperatura può diventare il focus continuo della ricerca e dello sviluppo di nuovi materiali in carburo cementato. Insieme ai rivestimenti MTCVD e alle ceramiche rivestite, si prevede che diventeranno la principale forza d'impatto per una lavorazione più efficace di materiali per pezzi nuovi e più difficili da lavorare in fase di sviluppo