10 consigli per la lavorazione di superleghe resistenti al calore (HRSA)
Scopri come lavorare le superleghe resistenti al calore.Cosa sono le superleghe resistenti al calore?
Le superleghe resistenti al calore (HRSA) sono note per essere "difficili da lavorare". La famiglia HRSA si compone di sottocategorie:
- leghe a base di nichel
- leghe a base di ferro
- leghe di base di cobalto.
Sono state sviluppate specificamente per applicazioni che richiedono eccezionali proprietà meccaniche e chimiche a temperature elevate. Di norma queste leghe sono utilizzate nelle estremità calde dei motori aeronautici e delle turbine. Negli ultimi dieci anni, questi materiali sono stati utilizzati in altre applicazioni, come l'ingegneria chimica, medica, mineraria e strutturale, in cui le proprietà ad alta temperatura, la resistenza alla corrosione e all'ossidazione sono altamente richieste.
Cosa rende difficile la lavorazione delle superleghe HRSA?
Ogni cambiamento metallurgico per migliorare le proprietà del materiale, rende però più difficile il lavoro degli operatori. I problemi tipici osservati durante la lavorazione delle superleghe sono l'usura abrasiva sul raggio del tagliente, la scheggiatura e l'usura a intaglio sulla linea di profondità di passata. La difficoltà di lavorazione delle superleghe si traduce principalmente in una breve durata dell'utensile e in una scarsa finitura superficiale della parte lavorata. I motivi principali sono:
- Bassa conducibilità termica. Le superleghe concentrano il flusso di calore nella zona di taglio, generando alte temperature sul tagliente e causandone la deformazione.
- Indurimento per deformazione. La maggior parte delle superleghe si indurisce rapidamente, il che significa che durante la lavorazione si forma una superficie temprata. L'usura intaglio si verifica sulla linea di profondità di passata, principalmente a causa dell'indurimento del materiale durante la lavorazione.
- Durezza a caldo. L'elevata resistenza meccanica delle superleghe a temperature elevate, ad esempio durante la lavorazione a macchina, si manifesta con elevate forze di taglio. Ciò può causare scheggiature o deformazione del tagliente
- Abrasività. Le leghe HRSA sono trattate termicamente prima della lavorazione per modificarne le proprietà, risultando particolarmente abrasive. Ciò causa una rapida usura dell'utensile da taglio.
10 consigli per la lavorazione delle leghe HRSA (leghe Ni):
- Utilizzare profondità di taglio relativamente alte e costantemente variabili per ridurre l'usura ad intaglio causata dall'incrudimento.
- Utilizzare geometrie positive con rivestimenti PVD, in quanto ciò riduce sforzi e rotture.
- Utilizzare velocità di taglio relativamente basse con avanzamenti elevati per ridurre la generazione di calore ed abbassare le temperature sul tagliente.
- Utilizzare il refrigerante ad alta pressione per controllare ancora di più la temperatura.
- Utilizzare un'emulsione a base di olio con un livello di concentrazione di circa il 12-15% per facilitare la lubrificazione sul tagliente, aumentando così la durata dell'utensile.
- Utilizzare il raggio massimo possibile poiché questa caratteristica dell'utensile distribuisce le forze di taglio e il calore generato durante il processo a una porzione più ampia dell'inserto, riducendo l'usura e aumentando la durata dell'utensile.
- Utilizzare inserti tondi o un utensile con l'angolo di attacco più grande per distribuire le forze di taglio su un'area più ampia.
- Evitare di laciare sovrametalli minimi , poiché ciò causerà lo sfregamento dell'utensile, causando usura prematura e una maggiore generazione di calore, con conseguente incrudimento della superficie lavorata.
- Durante la fresatura su macchine più vecchie, mantenere una larghezza di taglio non superiore al 30% del diametro dell'utensile per controllare la generazione di calore e l'usura dell'utensile.
- Quando si lavora su macchine più recenti, utilizzare strategie avanzate di tornitura e fresatura dinamiche per ridurre al minimo la generazione di calore e l'usura dell'utensile.
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