Aeroespacial:Usinagem de titânio com rapidez e segurança

Walter está melhorando a usinagem de titânio com ferramentas especiais

A linha Walter's Xpress do especialista em Tübingen para a indústria aeroespacial é feita sob medida para os requisitos exatos da indústria aeroespacial. Em particular, suas ferramentas inteiriças de metal duro com dimensões específicas do cliente estão disponíveis para entrega dentro de duas a no máximo três semanas. Um novo revestimento de ferramenta inovador e tecnologia de ferramenta garantem que a vida útil da ferramenta seja mais que dobrada em alguns casos.

Na indústria aeroespacial, as coisas são feitas de forma um pouco diferente em comparação com outros setores. O peso desempenha um papel fundamental, e cada grama a menos conta. Em última análise, é o peso de um produto que determina sua lucratividade, e não os preços de peças e componentes. Não é à toa que o titânio está desfrutando de um crescimento e popularidade consideráveis ​​neste setor. Este é o caso especialmente para componentes estruturais para os quais a alta resistência também é importante. Exemplos típicos são portas e molduras de portas, suportes de trem de pouso, escoras de trem de pouso ou trilhos de flaps de pouso. O titânio também é resistente à corrosão e à temperatura.

No entanto, os fabricantes de aeronaves para a aviação civil, em particular, estão cada vez mais sujeitos às pressões de um fabricante em série, como é conhecido, por exemplo, na indústria automotiva. Até agora, Boeing, Airbus e, em menor grau, Bombardier, dividiram o mercado principalmente entre si. Enquanto isso, novos concorrentes da China e da Rússia estão se preparando para entrar no mercado. A pressão para que a fabricação se torne o mais econômica possível está, portanto, aumentando. A Walter está dando uma importante contribuição nesse sentido com a linha Xpress Aerospace.

Desenvolvimento adicional dos sistemas de ferramentas

O desafio:o titânio é mais difícil de usinar do que o alumínio, que tem sido amplamente utilizado até agora. Sua alta reatividade química faz com que os cavacos se fundam na aresta de corte durante a usinagem. A baixa condutividade térmica do material permite que as temperaturas na aresta de corte aumentem significativamente. Os cavacos resultantes geralmente são extremamente resistentes e abrasivos. O módulo de elasticidade mínimo leva facilmente à flexão da peça de trabalho. Juntamente com a solidificação do material na zona da aresta, isso reduz a vida útil da aresta mesmo em baixas velocidades de corte.

Os custos da ferramenta também dependem significativamente das demandas colocadas no componente e no material, bem como no processo. A diminuição da espessura da parede pode tornar as peças extremamente instáveis, portanto, um foco importante é a estabilidade da máquina e a fixação. O uso da estratégia de refrigeração correta também tem uma influência significativa na vida útil da ferramenta. A Walter desenvolve continuamente seus sistemas de ferramentas com o objetivo de reduzir os tempos de usinagem. Substratos de metal duro, novas tecnologias de revestimento e macro e microgeometrias das ferramentas de corte desempenham um papel importante aqui. No entanto, a estratégia de usinagem também pode ser otimizada em colaboração com especialistas em CAD/CAM.

Tudo isso possibilita hoje o corte de alto desempenho (HPC) e o corte de alta dinâmica (HDC) para acabamento e desbaste de titânio. O fresamento dinâmico com o Walter Prototype Ti38 Z6-10 e o novo revestimento inovador permitem atingir velocidades de corte de até 140 m/min. Soluções multi-dentes com até dez dentes permitem que o avanço seja aumentado em até 50% em larguras de contato baixas. Essas soluções de ferramentas de metal duro podem atingir um aumento na taxa de remoção de metal de até 50% em comparação com soluções convencionais.

O revestimento determina a vida útil da ferramenta

Um exemplo das tecnologias de substrato e revestimento recém-desenvolvidas é o revestimento à base de PVD (deposição física de vapor) para ferramentas de metal duro na linha Walter Prototype Ti. Este revestimento aumenta substancialmente a vida útil da ferramenta em comparação com o revestimento ANC convencional (nitreto de alumínio e cromo) – em até 100% ou mais. Isso significa que a vida útil da ferramenta de uma moldura de janela feita de titânio 3,7164 com uma resistência à tração de 1250 N/mm² no semi-acabamento e acabamento usando um Protótipo HPC Ti40 pode ser aumentada em 154% de 175 minutos para 444 minutos. O uso de um protótipo HDC Ti38 L para o acabamento do contorno externo aumentou a vida útil da ferramenta em 116%. A velocidade foi aumentada em 25% e o volume de usinagem em 23%.

Outra inovação é a tecnologia de revestimento CVD para o material de ferramenta de corte com pastilha intercambiável WSM45X, que é usado, por exemplo, para a fresa de fresa de porco-espinho Walter BLAXX M3255. O revestimento funciona como um escudo de proteção contra o calor, facilitando altas velocidades de corte de até 65 m/min e estendendo a vida útil da aresta da ferramenta para até 130 minutos. Isso torna possível dobrar a vida útil da ferramenta de componentes estruturais de titânio, que normalmente são feitos usando uma mistura de rasgo total e fresamento concordante a uma velocidade de corte de 45 m/min e um avanço de 0,12 mm. Outra opção é aumentar a velocidade de corte para 65 m/min com uma vida útil constante de cerca de 60 minutos. O fresamento de acabamento também pode ser realizado com arestas de corte de PCD (diamante policristalino), que estão entre os materiais mais duros conhecidos.

Uma estratégia de refrigeração adequada deve ser implementada neste caso, no entanto, para manter a temperatura de usinagem na aresta de corte abaixo de 600 °C. Em geral, o fluido de corte e a concentração do meio de resfriamento têm influência significativa, principalmente na vida útil da ferramenta. É muito importante introduzir o meio de resfriamento o mais diretamente possível na zona de trabalho. Isso é facilitado por passagens especiais de refrigeração nas ferramentas. O resfriamento de alta pressão de até 70 bar é o estado da arte para novas máquinas-ferramentas. Soluções de ferramentas especiais para usinagem criogênica vão ainda mais longe, trabalhando com dióxido de carbono líquido ou nitrogênio, que é ainda mais frio.

De fornecedor de ferramentas a parceiro de tecnologia

A Walter se considera um parceiro de processo digital e, por isso, desenvolve ferramentas cada vez mais relacionadas às aplicações no sentido de "soluções de componentes". Isso requer uma equipe inteira de especialistas. Habilidades apropriadas de CAD/CAM são um pré-requisito fundamental para a avaliação completa dos processos. A Walter atende às necessidades de seus clientes e oferece ferramentas, soluções e serviços em todo o processo.

Com relação a este desenvolvimento, a Walter desenvolveu há algum tempo o projeto "Component Solutions" em colaboração com o Advanced Manufacturing Research Center da Universidade de Sheffield. No decorrer do projeto, estratégias especiais de usinagem foram desenvolvidas para todas as formas de bolsão que ocorrem para componentes estruturais, usando os programas CAM comumente usados ​​na indústria aeronáutica e aeroespacial. Esta "caixa de ferramentas" permite que um processo de usinagem adequado seja derivado de forma rápida e eficiente de um modelo 3D de um componente do cliente.

Mais qualidade no menor tempo

"Coisas boas vêm para aqueles que esperam" não soa mais verdadeiro hoje. Mesmo ferramentas de alto desempenho com dimensões especiais específicas do cliente estão sujeitas a uma imensa pressão de tempo. Desde o início do ano, a Walter oferece o serviço Walter Xpress de longa data, especialmente para o setor aeroespacial. As soluções de ferramentas Xpress estão disponíveis para entrega dentro de duas a um máximo de três semanas. A velocidade começa no próprio processo de encomenda. A solução de software my.Walter permite que o cliente projete a ferramenta on-line ou em conjunto com um funcionário de serviço de campo treinado. Com o "Walter Online Xpress", o cliente recebe um orçamento vinculativo incluindo um desenho 2D e um modelo 3D por e-mail no prazo máximo de uma hora. O próprio pedido, que frequentemente é um gargalo dentro da empresa, também é significativamente acelerado com o gerenciamento de ferramentas Walter.