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Aug 04, 2023

Les fraises en céramique aident à optimiser l'usinage des composants aérospatiaux

Alors que les composants fabriqués à partir d’alliages à base de nickel deviennent de plus en plus répandus dans l’industrie aérospatiale, la demande d’outils de coupe optimisés continue de croître. Mais malgré leurs avantages,

Alors que les composants fabriqués à partir d’alliages à base de nickel deviennent de plus en plus répandus dans l’industrie aérospatiale, la demande d’outils de coupe optimisés continue de croître. Mais malgré leurs avantages, les matériaux à base de nickel présentent une mauvaise usinabilité en raison de leur faible conductivité thermique, de leur potentiel d'adhérence aux outils de coupe et de la présence de particules abrasives dans la structure de l'alliage. En raison de ces problèmes, la productivité des outils en carbure a tendance à être faible. De plus, la complexité des pièces signifie que certains composants nécessitent une portée étendue. Ici, Henri Sevonen – Senior Industry Segment Manager – Aerospace pour le spécialiste de l'usinage des métaux Sandvik Coromant, explique comment une nouvelle technologie de fraises en céramique a émergé pour répondre à ces exigences, avec le potentiel d'optimiser l'usinage des pièces de moteurs d'avion et d'offrir une compétitivité significative. gains.

La plupart des pièces aérospatiales sont fabriquées à partir de superalliages résistants à la chaleur (HRSA) et d'alliages à base de nickel, ce qui impose un ensemble d'exigences particulières aux ingénieurs de production cherchant à fabriquer des composants tels que des bobines, des disques de turbine, des carters de combustion et des blisks. Bien que de nombreux fabricants utilisent des fraises conventionnelles en carbure monobloc, ces outils ont leurs limites en termes de performances lorsqu'il s'agit d'alliages à base de nickel.

Dans un environnement mondial hautement compétitif, les ateliers d'usinage de l'aérospatiale recherchent des technologies de niveau supérieur capables d'apporter un changement radical dans des facteurs tels que la productivité et/ou la durée de vie des outils. Les fraises en céramique peuvent réaliser ce grand saut, offrant une vitesse d'usinage jusqu'à 20 à 30 fois supérieure à celle des outils en carbure monobloc pour des opérations telles que le fraisage d'épaulements et de surfaçage. Des gains aussi impressionnants peuvent être obtenus en grande partie parce que les fraises en céramique conservent leur dureté aux températures élevées qui surviennent lors de l'usinage d'alliages à base de nickel.

La fraise à tête échangeable en céramique brasée CoroMill® 316 pour les opérations d'ébauche est une solution productive pour les applications de moteurs aérospatiaux dans les matériaux ISO S. Dans un premier temps, le concept de tête échangeable facilite la flexibilité inhérente du processus. Une version à six dents avec un rayon d'angle droit est également disponible, ce qui permet des opérations de fraisage latéral très productives, ainsi qu'une version à quatre dents conçue pour améliorer le surfaçage grâce à sa géométrie de face à avance élevée.

Le substrat céramique des fraises permet un processus de coupe différent de celui des outils traditionnels en carbure monobloc. Il est important de noter que la nuance unique S1KU SiAlON est spécialement conçue pour l'usinage supérieur des alliages de nickel et est soutenue par une géométrie négative qui fournit une arête de coupe résistante. Ce dernier dispose également d'un T-land pour des opérations stables.

SiAlON contient une composition chimique d'oxyde d'aluminium et de nitrure de silicium (Al203+Si3N4), une combinaison qui favorise une résistance élevée à l'usure, même à des températures élevées.

Usinage stable

Une installation stable est conseillée dans tous les cas, et toujours sans application de liquide de refroidissement ; les ateliers d'usinage devraient plutôt utiliser de l'air sous pression, car le liquide de refroidissement brûlerait simplement aux températures élevées impliquées. De plus, l’utilisation de liquide de refroidissement favorise les chocs thermiques et a un effet négatif sur la durée de vie des outils. Il est important de noter que des vitesses de broche élevées sont requises, d'au moins 13 000 tr/min. D'autres recommandations incluent l'utilisation du fraisage vers le bas, ainsi qu'une trajectoire d'outil programmée qui maintient l'outil en contact constant avec le matériau.

Il est clair que les alliages à base de nickel joueront un rôle essentiel dans l’avenir de la fabrication aérospatiale. Cependant, les personnes chargées de produire des composants de moteurs aérospatiaux sont confrontées à de nombreux défis. Ce n'est que grâce à des innovations continues en matière d'outillage, telles que la technologie des fraises en céramique, que les ateliers d'usinage de l'aérospatiale seront en mesure d'optimiser le processus d'usinage.

CoroMill® 316 fait partie de la gamme d'outils ronds pleins optimisés de Sandvik Coromant. Visitez le site Web pour plus d'informations. Vous pouvez également visiter la ressource de connaissances sur les applications de moteurs aéronautiques de Sandvik Coromant, aeroknowledge.com.