Materiaali tiedot

Materiaali ryhmä - Nikkeli-pohjaiset seokset

Nikkeli-pohjaisilla kuumalujilla seoksilla, joita kutsutaan usein myös superseoksiksi, on erinomaisten fyysisten ominaisuuksien vuoksi tärkeä asema lentokoneteollisuudessa. Ominaisuudet kuten korkea veto- ja erinomainen murtolujuus, korroosion ja hapettumisenkesto jopa korkeissa lämpötiloissa, epämagneettiset ominaisuudet ja vähäinen viruminen, mahdollistavat materiaalien käytön useissa eri laaja-alaisesti ja eri lämpötiloissa. Lentokoneteollisuus käyttää noin 80% nikkeli-pohjaisten kuumalujien materiaalien kysynnästä ja materiaaleja käytetään höyryturbiinien komponenteissa, koteloiden osissa ja rakettimoottorien sekä pumppujen osissa. Nikkeli-pohjaiset kuumalujat seokset , joissa on n. 35-75% Ni ja 15-22% Cr, muodostavat noin 30% kaikesta materiaalista jota tarvitaan lentokoneiden moottoreiden valmistukseen. Lisäksi niitä käytetään useiden avaruussukkuloiden päämoottorien osien valmistukseen. Sen jälkeen kun Inconel 718 esiteltiin 1960-luvulla, sen käyttö on kasvanut nopeasti ja se on yksi yleisimpiä superseoksia lentokoneteollisuudessa.

Haasteet koneistettaessa:

Samat ominaisuudet jotka tekevät nikkeli-pohjaisista seosteräksistä erinomaisia korkeissa lämpötiloissa vaikeuttavat myös koneistusta. Metallurgiset ominaisuudet kuten rakenteen erittäin kuluttavat partikkelit ja työstökarkeneminen ovat ensisijaiset syyt jonka vuoksi koneistettavuus on heikkoa.
Leikkuuvoimat ja lämpötila leikkuukohdassa ovat erittäin korkeat johtuen leikkuupisteseen kohdistuvasta stressistä ja heikosta lämmönjohtavuudesta. Sen lisäksi nikkeli-pohjaiset kuumalujat seokset reagoivat kaikkien työkalumateriaalien kanssa aiheuttaen tyssääntymistä ja lastujen hitsautumista työkappaleeseen ja siten aiheuttavat nopeaa työkalun kulumista. Sen vuoksi joudutaan käyttämään pienempiä leikkuunopeuksia ja työkalun kestoikä lyhenee. Myös materiaalien työstökarkenevuus lyhentää työkalujen kestoa.
Kaikki nämä ominaisuudet hankaloittavat materiaalinpoistoa ja nostavat koneistuskustannuksia.
Viimeisten vuosien aikana, ISCAR on investoinut huomattavasti T&TK:seen löytääkseen ratkaisuja superseosten koneistukseen. Kehittyneet työkalut yhdessä ainutlaatuisten pinnotteiden kanssa ovat tehneet ISCARista johtavan valmistajan nikkeli-pohjaisten materiaalien koneistuksessa.
Normaalia nestepainetta käyttävien jäähdytysratkaisujen lisäksi, etenkin lentokoneteollisuuden vaatimuksesta, ISCAR on kehittänyt ainutlaatuisia tuotteita jotka hyödyntävät korkeapainejäähdytystä.
Kun nikkeli-pohjaisia seoksia koneistetaan käyttäen normaalia nestepainetta, on suositeltava leikkuunopeus n. 30-35 m/min. Käytettäessä korkeapaine jäähdytystä voidaan leikkuunopeutta nostaa 100-150% ja parantaa sen myötä huomattavasti tuottavuutta.