Superleghe:
resistenza garantita
a calore e corrosione
Quando le esigenze relative ai materiali aumentano, quando le temperature elevate regnano, entrano in gioco le cosiddette superleghe o HRSA (HRSA = Heat Resistant Super Alloys). Si tratta di leghe con una composizione complessa, apprezzate sia per la capacità di preservare la propria robustezza e durezza anche a temperature elevate, sia per la loro resistenza alla corrosione.
Le proprietà
Si fa distinzione fra tre gruppi principali di superleghe:
Le leghe a base di Fe sono un ulteriore sviluppo degli acciai inossidabili austenitici e hanno la minor resistenza termica tra tutte le superleghe. Sono adatte per la fabbricazione di casse, alberi e anelli. Es. Incoloy 909, A286, Greek Ascoloy.
Le leghe a base di Ni sono il gruppo più comune all'interno delle superleghe. Vengono utilizzate sempre più spesso per componenti di velivoli quali i combustori e gli alloggiamenti delle turbine, o nella fabbricazione di turbine a gas. Es. Inconel 718, Inconel 625, Waspaloy, Hastelloy.
Le leghe a base di Co sono caratterizzate da un'eccellente resistenza alla corrosione anche ad alte temperature. Questi materiali sono tanto costosi quanto difficili da lavorare. Oggi il loro utilizzo è limitato alle applicazioni in ambiente caldo o molto corrosivo (reattori nucleari, impianti medici). Es. CoCr, Haynes 25, Stellite 31 (vedi capitolo leghe CrCo).
- Esempio di materiale: Inconel 625
- Protezione dalla corrosione: molto alta
- Resistenza agli acidi: molto alta
- Resistenza al calore: alta o molto alta
- Elevata durezza anche a temperature elevate
- Non temprabile (basso contenuto di C ˂ 0,07%)
- Non magnetico
- Conducibilità termica: bassa
- Deformabilità a caldo e a freddo: molto buona
- Coefficiente di dilatazione termica: alto
- Mantenimento della robustezza e durezza anche a temperature elevate
- Proprietà meccaniche: molto buone (ottima resistenza alla trazione, allungamento a rottura)
- Tenacità: alta anche a basse temperature
- Lavorabilità: molto impegnativa
- Principali campi di applicazione: industria chimica, aeronautica, produzione energetica, tecnologia medicale
- Costi materiale: molto alto
La sfida
La straordinaria durezza e la bassa conducibilità termica generano temperature elevate durante la lavorazione. La tendenza all'incrudimento a freddo e all'indurimento della superficie aumenta l'usura dei taglienti. Queste proprietà rendono le robuste leghe una sfida per i fornitori di utensili. A ciò va aggiunta l'elevata tenacità, un ostacolo in più per la rottura e la rimozione dei trucioli.
Per questo, soprattutto nella foratura, vengono spesso privilegiati metodi alternativi meno usuranti (elettroerosione o laser). Ma queste proprietà vengono spinte ai propri limiti nel settore aerospaziale, dove vigono regole severe circa la qualità dei componenti. La lavorazione con utensili da taglio, in questo senso, è un indubbio vantaggio, ma è necessario padroneggiare aspetti come il surriscaldamento degli utensili, l'incollaggio dei trucioli e i taglienti di riporto.
La soluzione
Non è affatto impossibile lavorare queste superleghe resistenti al calore con utensili da taglio garantendo la sicurezza di processo. Mikron Tool ha considerato queste speciali proprietà nella ricerca di soluzioni idonee, e nello sviluppo dei suoi utensili ha tenuto presente quanto segue:
La lubrificazione
La lubrificazione è un fattore fondamentale come per tutti i materiali resistenti alla corrosione e al calore. Nei prodotti Mikron Tool (punte e frese), quando possibile, la lubrificazione è interna all'utensile, nei piccoli diametri con fori di lubrificazione interni al gambo, nei diametri più grandi anche elicoidali fino al vertice dell'utensile.
Il metallo duro
I metalli duri utilizzati da Mikron Tool per la lavorazione delle superleghe sono resistenti agli shock termici e allo stesso tempo hanno un'alta resistenza alla flessione ed alla rottura.
La geometria
La geometria è definita in modo che nonostante l'elevata tenacità non siano necessarie elevate forze di taglio, che l'utensile goda di elevata stabilità e che i taglienti garantiscano una buona rottura dei trucioli e un'altrettanto efficace rimozione dalla zona di taglio.
Il rivestimento
Il rivestimento è resistente alla temperatura e all'ossidazione, e ha un'elevata resistenza all'usura nonché una forte adesione ai metalli.
Il processo di lavorazione
Materiali complessi come le superleghe richiedono, oltre ad un utensile appropriato, anche un processo chiaramente definito. Nei prodotti Mikron Tool i valori di taglio e le procedure raccomandate si basano sempre su test pratici. I nostri specialisti hanno ricercato la migliore combinazione di velocità di taglio e avanzamento, buon raffreddamento dei taglienti e allo stesso tempo buon deflusso dei trucioli.
Le applicazioni
- Industria chimica (pompe, valvole, reattori chimici)
- Aeronautica (es. motori, turbine, elementi di fissaggio)
- Tecnologia medicale (impianti per l’osteosintesi)
- Industria automobilistica (es. tecnologia delle valvole, catalizzatori)
- Produzione energetica (es. generatori per centrali elettriche)
- Elettronica (circuiti elettronici, fabbricazione di computer)
Esempi di applicazione
Industria aerospaziale
Snodi (ad es. foratura su superficie inclinata Ø 1.6 mm (.063”) / profondità 12.5 mm (.492”) in lega 201 con contenuto di nichel 99,2%. Foratura pilota inclinata con CrazyDrill Crosspilot)
Parti del motore, foratura per il flusso dell'olio (ad es. centraggio di una foratura di Ø 1.9 mm (.0748”) in Hastelloy X)
Parti del motore, foratura per il flusso di olio (ad es. foratura Ø 1.9 mm (.0748”) / profondità 15 mm (.591”) in Hastelloy X)
Energia
Turbina a gas (p. es. foratura pilota e foratura Ø 4 mm (.157“) / profondità di foratura 10 x d, in Inconel 625, 2.4856
Industria automobilistica
Sede dello spillo (ad es. centraggio di una foratura di Ø 1.7 mm (.0669”) in Inconel 625, NiCr22Mo9Nd, 2,4856 di centraggio). Foratura successiva con CrazyDrill Cool)
Testate di cilindro, sport motoristici (fresatura di tasche Ø 5 mm (.197”) / profondità 1 mm (.0393”) e Ø 7 mm (.276”) / profondità 1 mm .0393”) in HRSA Inconel 718, 2.4668)
I prodotti
Per la lavorazione delle superleghe, specialmente per quelle a base di nichel, Mikron Tool offre una serie di punte e frese in metallo duro standardizzati. I valori di taglio garantiscono risultati poiché si basano su prove pratiche. Numerose sono anche le varianti di utensili personalizzati quali utensili per forare, punte a gradino, utensili per la fresatura, alesatori, utensili di sbavatura, utensili di tornitura, utensili di brocciatura e utensili multifunzionali
- Centratura in una gamma di diametri compresi tra 0.3 mm e 6 mm (.0118” e .236”), utensile di centratura a raffreddamento interno
- Foratura pilota / corta in diametri compresi tra 0.2 e 2 mm (.008“ e .079“), profondità 3 x d, punta a lubrificazione interna, con smusso di 90°
- Foratura pilota / corta in diametri compresi tra 1 e 6.35 mm (.039“ e .25“), profondità 3 x d, punta a lubrificazione interna, con smusso di 90°
- Foratura in diametri compresi tra 0.2 e 2 mm (.008” e .079”), profondità fino a 12 x d, punta con o senza lubrificazione interna
- Foratura in diametri compresi tra 1 e 6.35 mm (.039“ e .25“), profondità fino a 40 x d, punta a lubrificazione interna
- Micro foratura profonda in diametri compresi tra 0.2 e 1.2 mm (.008“ e .047“), profondità fino a 50 x d, punta a lubrificazione interna
- Fresatura di cave, bordi e tasche in diametri compresi tra 0.3 e 8 mm (.0118” e .315”), fresatura a lubrificazione interna
CrazyMill Cool Cilindrica & Torica
- Fresatura di copiatura e contornatura in diametri compresi tra 0.3 e 8 mm (.0118“ e .315“), profondità fino a 5 x d, fresa a lubrificazione interna
- Entrare nel materiale verticalmente fino a 1 x d, fresa a tuffo in diametri compresi tra 1 e 8 mm (.039” - .315”), profondità fino a 2.5 x d, fresa a lubrificazione interna
- Utensili su misura in diametri compresi tra 0.1 mm e 32 mm (.0039” e 1.259”)
Altri utensili della linea Crazy, a seconda dell'utilizzo, sono adatti alla lavorazione delle superleghe. Contattaci qui per ricevere ulteriori informazioni su queste possibilità.