Форум DIGITAL INDUSTRY 2020 по време на МachTech на 10 юни – Регистрирайте се сега!

Новини

Обработката на композитни материали вече е по-бърза и по-евтина с нова технология на Gühring

17.03.2020 г.






В съвременната индустрия все повече се акцентира върху детайли от CMC материали, например керамика с армиращи влакна или т.нар. композитни материали. „Проект на Gühring, осъществен в сътрудничество с Центъра по аерокосмонавтика и въздухоплаване на Германия DLR (Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt) показва, че с инструмент от поликристален диамант с масивна глава, комбиниран с нова технология на фрезоване, може да се постигне значително намаляване на времето за обработка на композитни материали, а финишната операция на шлайфане дори напълно да отпадне“, коментираха за Инженер.bg от Гюринг България.



В бъдеще СМС материалите ще се използват все по-често, а по-специално за повишаване на ефективността на силно натоварени конструкции, например за по-голяма ефективност на турбините и топлообменниците. Новите проучвания показват, че обработката на CMC материали с инструменти с геометрично определени параметри на режещите ръбове (б.ред. вместо шлайфане) притежава огромен потенциал за намаляване на високите производствени разходи при производството на детайли от подобни материали.


Понастоящем детайлите от композитни материали се произвеждат с форма, близка до окончателната, и се подлагат на финишно шлайфане за постигане на крайните размери. Тези процеси на шлайфане водят до много високо качество на повърхността, но в същото време обемът на отделените стружки за единица време е твърде малък. „Точно тук Gühring предлага нов подход и заедно с DLR доказва, че обработката чрез инструменти с геометрично определени режещи ръбове и високоефективни инструменти от поликристален диамант не само може да постигне значително намаляване на времето за обработка, но също така да елиминира процеса на финишното шлайфане“, поясниха от Гюринг България.

 

Диамантът като материал за режещи инструменти


При обработката на композитни материали от C/C-SiC първоначално се определят параметрите на рязане за постигане на желаната цел. Както се очаква, само диамантът може да бъде използван в качеството си на режещ материал за обработка с геометрично определен режещ ръб. Причината за това е твърдостта на матрицата от силициев карбид, която е приблизително 2600 HV30, т.е. значително по-твърда от твърдосплавните материали (1500 до 2200 HV30) и само малко под твърдостта на PVD покритията. В резултат на това само инструменти с режещи ръбове от поликристален диамант (PCD) или инструменти с диамантно CVD покритие, нанесено по метода на химическото изпарение, показват потенциала за надеждна обработка на композитни материали от C/C-SiC. Освен това, при суха обработка е доказано, че се постига високо качество на повърхността с параметри на рязане vc = 170 m/min и подаване на зъба fz = 0.006 mm. В хода на направените тестове е установено, че при мокра обработка параметрите на рязане могат дори да бъдат увеличени до vc = 250 m/min и fz = 0,06 mm. В същото време износоустойчивостта на инструмента, изразяваща се в дължината на рязане, се увеличава с повече от десет пъти.

 

„Тези изключителни резултати са използвани за изработване на окончателната форма на профила на турбинна лопатка директно от C/C-SiC заготовка на базата на модел. Специално внимание се обръща не само на режещия инструмент, но и на разработената стратегия за фрезоване, която Gühring избира специално за рязане на композитен материал с армиращи влакна“, поясниха от Гюринг България.


 

Технология на фрезоването за постигане на специалната геометрия на турбинната лопатка


За реализирането на геометрията на лопатката обработката се разделя на фази, които се извършват с адаптиран PCD фрезер с три режещи ръба и диаметър 14 mm. В първата фаза регулирането на дебелината на слоя, който се отнема от режещия инструмент, се осъществява на отделни стъпки, като решаващ критерий е осезателният контакт и отчитането на свойствата на материала. Във втората фаза на регулирането решаваща роля имат дебелината на слоя и здравината на останалия компонент. Последният етап на проекта включва постигане на окончателния контур с помощта на специален PCD инструмент с монолитна глава на Gühring. Предизвикателството тук е, че освен задължителното съответствие на геометричните изисквания преди всичко трябва да се постигне отлично качество на повърхността, за да се избегне допълнителният процес на шлайфане. Друг важен фактор е постигането на дълъг експлоатационен живот на инструмента, за да се обработи напълно една лопатка, без да се налага допълнителна обработка на инструмента.

 

Конструктивните особености на инструмента отговарят на сложността на изискванията. Разработеният PCD инструмент с монолитна глава е симбиоза от предимствата на поликристалния диамант (твърдост и устойчивост на износване) със свободата, която предоставя геометрията на конвенционалните инструменти с твърдосплавни пластини. Фрезерът, който е разработен за обработка на керамика с армиращи влакна, постига меки стружки благодарение на сложната си геометрия. Това дава възможност за оптимална обработка на композитни CMC материали без да се повреди керамичната матрица. „С разработения PCD инструмент с монолитна глава и стратегия за фрезоване, Gühring допринася за намаляване на производствените разходи при обработката на детайли от CMC материали и дава възможност за бъдещо разпространение на този тип материали в много области на приложение за повишаване на ефективността на различни конструкции“, заявиха в заключение от Гюринг България.


 

Повече информация за Гюринг-България, марките, продуктите и услугите, които предлага у нас, реализации и актуални промоционални кампании, бихте могли да намерите в микросайта на фирмата в Борса.bg! Разберете още кои са активните постоянни и стажантски позиции на компанията, както и подробности за технологичните възможности и бъдещите ѝ планове за развитие от ТУК!



Източник на снимковия материал: Гюринг България, Gühring

Още от Машини, мех. системи