Použití titanových slitin a kompozitních
materiálů v leteckém a kosmickém
průmyslu prudce narůstá. Nyní
vyráběná letadla obsahují zhruba 16 %
kompozitních materiálů a 9 % titanových
slitin. Nejvíce se titanové slitiny
využívají ve vojenském letectvu. Např.
americká stíhačka F22 je z 39 % vyrobena
z titanu.
Využití titanu v dopravních letounech
vyráběných do roku 2004 (B747,
B757, B767, B777, A320, A330) nepřesahovalo
6 %. V poslední době však
podíl titanu roste i v civilním letectvu.
Největší dopravní letadlo světa – Airbus
A380 – obsahuje již 9 % titanu,
nejnovější Boeing B787 dokonce 14 %.
Ruské nadzvukové dopravní letadlo
TU144 vyráběné od roku 1968 obsahovalo
12 % titanu, transportní IL76, sériově
vyráběný od roku 1972, obsahuje
rovněž 12 % titanu z vysoce pevné titanové
slitiny, která se vlastnostmi blíží
proslulé slitině Ti 5.5.5.3.
V současnosti se v letecko-kosmickém
průmyslu využívá kolem 40 %
celkem vyrobeného titanu a očekává
se, že se tento ukazatel během deseti
let zdvojnásobí.
Titanové slitiny se ve stále větší
míře prosazují i v ostatních strojírenských
oborech a poměrně často
se s nimi setkávají ve společnostech,
které obrábějí strojní díly. Tento donedávna
exotický materiál se stává stále
běžnějším, zachovává si však zvýšené
nároky na použité nástroje a podmínky
obrábění.
Titanové slitiny se vyznačují vysokou
pevností, velmi dobrou odolností
vůči korozi a svařitelností. Titan se
kombinuje s kompozitními materiály
nesrovnatelně lépe než hliník a prodlužuje
životnost letadel až o 60 %.
Nedostatkem titanu je obtížnější obrobitelnost.
Zvláště se toto omezení týká
vysoce pevných slitin Ti 10.2.3, Ti
5.5.5.3, VT22 a VT23.
Společnost Grumant, s. r. o., spolupracuje
s renomovanými výrobci
nástrojů pro obrábění a vědeckými
laboratořemi vysokých škol při vývoji
typů nástrojů a geometrie výměnných
břitových destiček (VBD) vhodných
pro obrábění titanu a rovněž při odlazování
optimálních řezných podmínek
pro tyto nástroje.
TRVANLIVOST BŘITU
PŘI FRÉZOVÁNÍ TI SLITIN
Fundovaný teoretický základ pro optimální
volbu nástroje a řezných podmínek
vytvořil výzkum trvanlivosti
břitu při frézování Ti slitin realizovaný
ve spolupráci techniků společnosti
Grumant a Výzkumného centra pro
strojírenskou výrobní techniku a technologii
FS ČVUT Praha. Tento výzkum
zmapoval vzájemnou závislost
jednotlivých parametrů obrábění Ti
s ohledem na výkon a trvanlivost řezné
hrany.
Tyto široké teoretické znalosti
techniků společnosti Grumant byly
zúročeny při spolupráci na dodávce
kompletní technologie obrábění titanových
dílců. Sladit možnosti stroje
a schopnosti nástroje s požadavky
zákazníka na produktivitu, kvalitu povrchu
a přesnost výroby a dosáhnout
příznivých ekonomických parametrů
obrábění je v těchto případech velmi
náročný úkol.
Během intenzivních zkoušek prováděných
společně se zákazníky v oblasti
zvýšení produktivity frézování
vysoce pevných titanových slitin bylo
dosaženo významných výsledků při
zpracování velkorozměrných výkovků.
Nejlepších hodnot bylo dosaženo
u čelních válcových fréz (tzv. ježků),
pro které dodává Grumant i výměnné
břitové destičky (VBD) s vhodnou
geometrií a karbidy.
Kromě správného výběru konstrukce
a rozměrů fréz výsledky zkoušek významně
ovlivňuje také typ obrábění.
Základním a společným pravidlem je
zamezení nebo alespoň naprostá minimalizace
nesprávného směru frézování.
Obzvlášť se to týká fréz s průměrem
přesahujícím 50 mm, u nichž dynamické
zpevnění titanu mnohonásobně snižuje
pevnost řezné hrany nástroje.
OPTIMÁLNÍ ŘEZNÉ PODMÍNKY
Pro čelní válcové frézy, které vykazují
nejvyšší pracovní výkon při
zkušebním frézování titanu, se jako
optimální jeví kombinace maximální
hloubky řezání (ap) a šířky frézování
(ae) nepřesahující určité procento
k průměru řezné části frézy.
Tento obráběcí postup umožnil frézování
složitých velkorozměrových
součástí pro letadlo z titanové litiny
Ti 10.2.3 s intenzitou úběru materiálu
z povrchu obráběného dílu (kapacita
obrábění) až 209 cm3.min–1. Nástrojem
byla standardní čelní válcová fréza
s průměrem 63 mm, délkou řezné
části 90 mm, s pěti zuby (MT190L-
-063NC50R05SO09-90-IK-T), osazená
VBD se čtyřmi řeznými hranami.
Hloubka řezu (ap) byla 90 mm,
šířka frézování (ae) podle empiricky
nejlepších výsledků.
Použití zmíněného obráběcího postupu
pro frézování speciální tvrdé
slitiny titanu s mnohovrstvým povrchem
(HCS35) zajistilo při řezné
rychlosti v = 50 m.min–1 životnost
v řezu cca 60 min.
Při hrubování kapes byl touto frézou
s ap = 50 mm dosažen výkon 105
cm3.min–1. Tyto frézy se vyrábějí
s prů měry od 32 do 100 mm s délkou
řezné části nepřesahující 116 mm
u standardního provedení. Všechny
frézy mají vnitřní kanály pro přívod
mazací a chladicí kapaliny přímo do
oblasti řezu.
VRTÁKY PRO VRTÁNÍ DO TITANU
Za účelem optimalizace obrábění
kapes byly jako dodatek k vysoce produktivním
frézám vytvořeny vrtáky
s mechanickým zpevněním uložení
VBD pro obrábění titanu. Vrtáky se
vyrábějí v rozmezí 26–65 mm a jsou
vybaveny plátky SOHW09T308, které
se také používají na čelních válcových
frézách. Tyto nové vrtáky se využívají
především při navrtávání pod frézovanými
drážkami a významně zvyšují
kapacitu obrábění kapes v titanových
součástkách.
Široký sortiment fréz a vrtáků pro
obrábění titanových slitin lze objednat
na nové adrese firmy Grumant,
s. r. o., Bečovská 1435, 104 00 Praha
22-Uhříněves, tel.: 283 870 731–3,
www.grumant.cz nebo na e-mailové
adrese: grumant@grumant.cz.
Technici této firmy vám rovněž pomohou
s volbou vhodného nástroje a se
stanovením optimálního režimu obrábění.
