正确处理难加工的航空材料

在航空巨头争夺利润丰厚的国防和商业航空合同之后，和供应商的合作游戏就开始了。机会可能很多，但是在不熟悉的领域可能会遇到麻烦。对航空加工领域不熟悉的机加工供应商应该意识到其中所具有的风险，而不仅仅是机遇。

加工航空航天零件与其他任何行业都不同，因为安全性至关重要。原始设备制造商（OEM）必须做好准备，来应对艰难的谈判。他们对质量和精度提出了最高要求。如果供应商不了解航空加工的复杂性，很可能会陷入无法摆脱的合同中，并且每次加工零件时都会亏损。

怎样才是正确做法？

在开始加工零部件之前，人们需要完全了解OEM的要求，并针对它做更多的功课。对于粗加工和半精加工，规则相对轻松一些，因为对材料和零部件的要求较少。但是，对于关键部件的精加工，供应商将面临最严格的要求，因为流程安全和质量至关重要。

下一步是精确计划如何遵守OEM提供的流程控制规则。工厂应该知道如何处理难加工材料，它们通常具有较低的机械加工性，会缩短工具寿命，并且具有一些关键特性的表面处理要求。在签订合同之前，他们需要充分了解将要加工的材料、行业专用刀具以及如何应用正确的技术进行最佳加工。

材料——供应商需要了解加工限制，因为他们需要加工耐热合金（ISO S）、耐热超级合金（HRSA）和钛等材料。 耐热超级合金材料分为三组：镍基、铁基和钴基合金。

镍基材料如Inconel 718和Waspaloy主要用于航空零部件。它们可以退火、固溶热处理、轧制、锻造或铸造。这些材料具有更高的动态剪切强度，这意味着它们要求更高的切削力并且具有差的导热性，其中来自切口的热量会进入工具而不是切屑。它们也容易加工硬化，这会导致更高的沟槽磨损趋势。

供应商还必须了解他们正在加工的材料成分。当加工的材料是耐热超级合金或钛合金时，他们不可能仅凭侥幸获得成功。例如，对于Inconel 718，如果不对整体硬质合金立铣刀刀具路径进行优化，很可能导致灾难性的刀具故障和废料，从而造成代价高昂的材料和生产时间的损失。

随着新材料的不断发展，供应商必须知道如何管理和适应它们。粉末镍基材料的设计结构始终是一个挑战，因为它们的耐磨性更高，更难加工。为了处理这种会降低工具寿命的磨损，车间需要预先设立工具更换计划以避免出现不希望发生的混合点，以避免影响零部件设计。

随着热量的积累，当热量或应力传递到材料时，可能会发生加工硬化、应力断裂或白色层，从而产生薄弱点。

刀具——只选择专为加工材料设计的刀具。车间应该勇于尝试将陶瓷用于镍基材料的粗加工。对于没有这些工具经验的供应商来说，硬质合金的切削速度仅为60至120 sfm（每分钟表面英尺数），如果使用陶瓷，车削可以到900至1200 sfm，铣削可以到3000 sfm以上，这是令人生畏的。

陶瓷的优势是材料去除率（MRR），这在粗加工时比使用碳化物高得多。虽然提高了生产率，但陶瓷的刀具寿命比碳化物短。在某些材料中，陶瓷的刀片可能仅能持续4至6分钟。还应注意的是，对于陶瓷，需要更多冗余。对于不习惯3到4次连续刀具更换的车间来说，需要进行一些调整。

适合航空航天加工优化的最佳刀具是：

●用于镍基材料粗加工应用的SiAlON陶瓷（硅、铝、氧和氮）；

● 整体硬质合金立铣刀（用于高速加工技术）；

● 用于钛的无涂层硬质合金刀片。

技术——正确的加工技术所带来的流程安全性，能满足严格的OEM要求。加工航空航天零部件的车间应了解次摆线和高速加工技术，这些技术可以实现低的径向切深和更高的进给速率。遵循OEM提供的流程控制规则，供应商需要在过程中保持刀具切深不变，不会有潜在的应力点、颤振或振动。连续运行对零部件的完整性和设计至关重要，因此安全性和性能不会受到影响。

现在的CAM软件供应商在其软件包中提供标准功能，以支持其中一些技术。车间应利用CAM功能来优化速度、进给和刀具，以优化关键零部件的流程。

供应商应该利用航空航天业提供的大量分包合同，但对于新的航空供应商来说，他们需要完全了解OEM的要求，这样就不会造成损失。深入了解难加工的航空航天材料、行业专用刀具以及如何应用正确的技术进行最佳加工，将会帮助他们持续获得成功。

Sandvik Coromant,

www.sandvik-coromant.com