Materiały

Superstopy

Materiały HRSA i związane z nimi wyzwani

Superstopy to metale o wysokiej wytrzymałości, które dzięki skomplikowanemu składowi, obejmującemu różnorodne metale i inne elementy, mogą być wykorzystywane do zastosowań związanych z narażeniem na wysoką temperaturę. Z tego względu materiały te będą dalej określane także jako stopy wysokotemperaturowe (Inconel 718 i Hastelloy). W przypadku skrawania superstopów, takich jak obydwa wyżej wymienione (Inconel 718 i Hastelloy), a także tytanu, dochodzi do wytworzenia dużej ilości ciepła, z czym wiąże się konieczność zastosowania dużych sił cięcia. Przy obróbce skrawaniem tytanu występuje ponadto duże zagrożenie pożarowe.

Stal – wszechstronny klasyk wśród materiałów

Podwyższoną odporność na wysokie temperatury stosowania zawdzięczają superstopy złożonej kombinacji pierwiastków: żelaza, niklu, platyny, chromu i kobaltu.

Ponieważ superstopy są znacznie droższe w produkcji niż zwykłe stale, często przy specjalnych zastosowaniach spotykamy się z dużymi wymogami w zakresie stosowania, dla których nie ma żadnej alternatywy. Jest tak między innymi w przypadku turbin i silników lotniczych, a także turbin gazowych w technice energetycznej. Znajdują on także zastosowanie w protetyce stawu biodrowego, szczególnie w wersji z tytanu.

Do najczęściej używanych superstopów, spełniających także wysokie wymogi wykonawców obróbki skrawaniem, należą:

Inconel 718: Wysokotemperaturowy stop z grupy ISO-S (numer materiału 2.4668) jest wzmocniony przez wytrącenia związków międzymetalicznych i wytrzymuje temperaturę do 620°C. Podczas obróbki skrawaniem stopu Inconel 718 konieczne jest uwzględnienie wytwarzania się dużej ilości ciepła i dlatego z reguły potrzebne są materiały z powłoką odporną na wysoką temperaturę. Także sam materiał wykazuje tendencję do powstawania zadziorów podczas obróbki.
Hastelloy: Materiał Hastelloy C22 (numer materiału 2.4602) należy także do grupy ISO-S stopów wysokotemperaturowych i dzięki wysokiej odporności na korozję znajduje szerokie zastosowanie w transporcie lotniczym i kosmicznym oraz w branży petrochemicznej i chemicznej. Ten superstop jest wrażliwy na wiele mediów korozyjnych, takich jak gazowy chlor czy tlenek chloru. W trakcie skrawania wytwarzana jest duża ilość ciepła i należy się także liczyć z dużymi siłami skrawającymi i powstawaniem zadziorów.
Tytan: Stop tytanu ISO S Ti6Al4V (numer materiału 3.7165) zawiera nie tylko tytan, ale przede wszystkim aluminium i wanad. Wyróżnia go duża wytrzymałość i dobra odporność na korozję. Znajduje on zastosowanie w transporcie lotniczym i kosmicznym (łopatki sprężarek, obudowy lub śruby do silników), ale także w protetyce i medycynie. W trakcie obróbki skrawaniem, poza prawidłowym chłodzeniem, należy także zwrócić uwagę na powinowactwo chemiczne stopu tytanu oraz duże siły skrawania i tworzenie się zadziorów.

Podczas skrawania superstopów, takich jak tytan, Hastelloy czy Inconel, należy uwzględnić właściwości specyficzne dla materiału. I tak na przykład skład stopu powoduje zwiększenie siły skrawania i zwiększa ryzyko wystąpienia umocnienia przez zgniot. Wymagane są ekstremalnie ostre krawędzie tnące. Ponadto w trakcie skrawania superstopów uwalniana jest ponadprzeciętnie duża ilość ciepła i dlatego trzeba pamiętać o powłoce wytrzymałej na wysoką temperaturę. Chcąc wykonywać precyzyjna i bezpieczną dla procesu obróbkę skrawaniem, najlepiej skontaktować się z firmą ZCC-CT. Oferujemy narzędzia do obróbki skrawaniem (toczenia, frezowania i wiercenia) tych wymagających materiałów.