Percer le vide

May 02, 2023

Percer constamment un trou profond dans de l'acier inoxydable résistant à la chaleur peut être déjà assez difficile. Mais lorsqu'une pièce est moulée par centrifugation, la complexité augmente car le centre présente un vide de forme et de taille variables qui est créé pendant le processus de purification.

"C'est la forme d'un éclair, c'est la meilleure façon de le décrire", a déclaré Tim Geyer à propos du réducteur en fonte filée que MetalTek International usine pour l'industrie pétrochimique.

La société basée à Waukesha, dans le Wisconsin, est un guichet unique pour les produits d'ingénierie, a déclaré Geyer, ingénieur principal des procédés pour l'atelier d'usinage et superviseur de la salle d'outillage et de la programmation. En plus de fournir des services d'usinage, MetalTek International produit des pièces à l'aide de procédés de centrifugation, de sable, d'investissement et de coulée continue. Lorsque l'entreprise coule une pièce par centrifugation, le métal liquide est versé dans une matrice, qui tourne à un régime spécifique.

"Cela crée les G qui forcent les alliages métalliques purs à se former autour de la matrice", a-t-il déclaré, "et toutes les impuretés se retrouvent à l'intérieur du moulage."

Le vide créé lors de la coulée mesure environ 6,35 mm à 25,4 mm (0,25" à 1") de large et 152,4 mm à 177,8 mm (6" à 7") de profondeur, a déclaré Geyer. Le trou percé mesure 74,93 mm (2,95") de diamètre et 203,2 mm (8") de profondeur.

MetalTek International dispose d'une installation de traitement thermique, ainsi que d'un laboratoire de chimie complet. Mais parce que la pièce fonctionne dans un environnement chaud qui la traite thermiquement, il a déclaré que le réducteur en acier inoxydable n'était pas traité thermiquement. La pièce reçoit un traitement thermique initial pour la recuire, mais le traitement n'augmente pas la dureté. Le métal extérieur propre de la pièce a une dureté de 190 HB tandis que le vide est un peu plus mou mais plus abrasif en raison de la calamine qui s'y retrouve à la suite du processus de coulée.

À l'origine, la société produisait le trou avec un foret à plaquette indexable qui acceptait des plaquettes à quatre arêtes de coupe, mais chaque plaquette devait être indexée deux ou trois fois pour faire un trou pendant les opérations de production réelles, a déclaré Geyer. En plus du temps que l'indexation prenait, la pièce était usinée sur une machine à mandrin automatique Warner & Swasey de la fin des années 1960, qui ne se déplaçait que dans un axe et n'avait pas de fonction de rappel pour remettre la tête dans sa position précédente après un outil a été extrait d'un alésage. Cette limitation signifiait que la machine ne savait pas où elle s'était arrêtée et augmentait donc le temps de cycle pour couper à l'air la longueur forée précédemment.

"En raison du travail abusif que nous effectuons", a-t-il déclaré, "les machines plus anciennes ont tendance à nous fournir de meilleurs résultats que les machines plus récentes".

Alors qu'il assistait à un séminaire de Tungaloy America Inc., Geyer s'est intéressé au TungSix-Drill du fabricant d'outils basé à Arlington Heights, dans l'Illinois, en raison de la conception de la plaquette à double face avec six arêtes de coupe, ce qui améliore la résistance de la plaquette. De plus, la géométrie de la poche variait entre la poche centrale et la poche périphérique du foret. Il a également été attiré par la forme des canaux de liquide de refroidissement, qui, selon lui, acheminent le liquide de refroidissement plus efficacement vers la face de la plaquette là où c'est nécessaire.

Une plaquette d'un TungSix-Drill montre de l'usure après l'usinage d'une pièce de réduction. Image reproduite avec l'aimable autorisation de MetalTek International

Kedar Bhagath, directeur technique de Tungaloy America, a expliqué qu'un côté de l'insert double face est destiné à la poche périphérique et l'autre à la poche centrale, ce qui permet d'optimiser le brise-copeaux pour que les deux poches produisent les meilleurs copeaux. . Du fait que la vitesse de coupe au niveau de la poche centrale s'approche de zéro vers l'axe central, la formation de copeaux est différente des copeaux produits par la plaquette périphérique.

"Le point le plus important est que l'angle d'angle de l'insert dans la poche centrale a une conception à angle obtus, ce qui renforce l'insert et évite la fracture de l'insert", a-t-il déclaré.

Bhagath a déclaré que les deux canaux de refroidissement de la perceuse sont tordus avec la forme de cannelure pour permettre une plus grande zone de gorge de copeaux. De plus, à l'extrémité du canal se trouve une fente qui dirige le liquide de refroidissement vers l'insert et pousse les copeaux à travers la cannelure et hors du trou.

Geyer a effectué un test pour déterminer comment le TungSix-Drill se comparait au foret utilisé par MetalTek International, ainsi qu'à un foret d'un autre fabricant d'outils de coupe. Ce troisième outil d'un autre outilleur a donné de meilleurs résultats que le foret d'origine, mais a dû tourner à environ 27 m/min. (90 m²). En comparaison, le TungSix-Drill a fonctionné à une vitesse de coupe de 52 m/min. (170 sfm) pendant le test. Les résultats ont montré que le foret d'origine était capable de fonctionner à une vitesse de coupe de 30 m/min. (100 sfm), une vitesse d'alimentation de 25 mm/min. (1 ipm), une vitesse de broche de 129 tr/min et un temps de fonctionnement de 463 secondes par trou. En revanche, le TungSix-Drill fonctionnait à une vitesse d'avance de 51 mm/min. (2 ipm), une vitesse de broche de 220 tr/min et un temps de fonctionnement de 273 secondes par trou tout en produisant 24 trous.

L'analyse des coûts de forage a indiqué que le foret d'origine avait un coût de 14,28 $ par trou foré et un coût de machine de 13,26 $ par trou pour un coût total de 27,54 $ par trou. Le TungSix-Drill, en revanche, avait un coût de forage de 45 cents par trou et un coût de machine de 7,80 $ par trou pour un coût total de 8,25 $ par trou. Pour le travail de 1 000 pièces, MetalTek International a réduit ses coûts d'environ 70 % en optant pour la perceuse de Tungaloy America.

"La durée de vie totale du travail nous a fait gagner environ 340 heures", a déclaré Geyer.

Il a décrit la partie comme un travail semi-récurrent.

Après le forage du trou, l'entreprise effectue une passe de semi-finition et une passe de finition avec des barres d'alésage en carbure.

En plus des économies de coûts, la fiabilité de l'opération de forage avec le TungSix-Drill a renforcé la confiance de MetalTek International dans la capacité des nouveaux employés à exécuter correctement le processus, en particulier ceux des deuxième et troisième équipes, a déclaré Geyer.

"Pouvoir utiliser cette perceuse", a-t-il déclaré, "savoir que les inserts n'allaient pas exploser au milieu de la coupe et savoir combien de coupes nous allons obtenir de l'insert nous a vraiment aidés à nous sentir à l'aise que ces les opérateurs moins expérimentés utilisant ces pièces réussiront à fabriquer des pièces de qualité tout au long de la nuit."

Nombre lié à la charge appliquée (généralement, 500 kgf et 3 000 kgf) et à la surface de l'empreinte permanente réalisée par un pénétrateur à bille de 10 mm. L'indice de dureté Brinell est une valeur calculée de la charge appliquée (kgf) divisée par la surface de l'indentation (mm2). Par conséquent, l'unité de mesure d'un nombre de dureté Brinell est kgf/mm2, mais elle est toujours omise.

Substance utilisée pour le meulage, le rodage, le rodage, la superfinition et le polissage. Les exemples incluent le grenat, l'émeri, le corindon, le carbure de silicium, le nitrure de bore cubique et le diamant dans différentes tailles de grain.

Substances ayant des propriétés métalliques et composées de deux ou plusieurs éléments chimiques dont au moins un est un métal.

Agrandissement d'un trou déjà percé ou carotté. Généralement, il s'agit d'une opération de dressage du trou préalablement percé avec un outil monopoint type tour. L'alésage est essentiellement un tournage intérieur, dans la mesure où généralement un outil de coupe à une seule pointe forme la forme intérieure. Certains outils sont disponibles avec deux arêtes de coupe pour équilibrer les forces de coupe.

Rainure ou autre géométrie d'outil qui brise les copeaux en petits fragments lorsqu'ils se détachent de la pièce. Conçu pour empêcher les copeaux de devenir si longs qu'ils sont difficiles à contrôler, s'accrochent dans les pièces tournantes et causent des problèmes de sécurité.

Technique de coulée dans laquelle une forme coulée est retirée en continu à travers le fond du moule à mesure qu'elle se solidifie, de sorte que sa longueur n'est pas déterminée par les dimensions du moule. Utilisé principalement pour produire des produits semi-finis tels que des billettes, des blooms, des lingots, des brames et des tubes.

Fluide qui réduit l'accumulation de température à l'interface outil/pièce pendant l'usinage. Prend normalement la forme d'un liquide tel que des mélanges solubles ou chimiques (semi-synthétiques, synthétiques) mais peut être de l'air sous pression ou un autre gaz. En raison de la capacité de l'eau à absorber de grandes quantités de chaleur, elle est largement utilisée comme liquide de refroidissement et véhicule pour divers composés de coupe, le rapport eau-composé variant selon la tâche d'usinage. Voir liquide de coupe ; fluide de coupe semi-synthétique; fluide de coupe à base d'huile soluble; liquide de coupe synthétique.

Vitesse tangentielle à la surface de l'outil ou de la pièce à l'interface de coupe. La formule pour la vitesse de coupe (sfm) est le diamètre de l'outil 5 0,26 5 la vitesse de la broche (tr/min). La formule pour l'avance par dent (fpt) est l'avance de la table (ipm)/nombre de cannelures/vitesse de broche (tr/min). La formule pour la vitesse de broche (tr/min) est la vitesse de coupe (sfm) 5 3,82/diamètre d'outil. La formule pour l'avance de la table (ipm) est l'avance par dent (ftp) 5 nombre de cannelures d'outil 5 vitesse de broche (tr/min).

Taux de changement de position de l'outil dans son ensemble, par rapport à la pièce lors de la coupe.

La dureté est une mesure de la résistance d'un matériau à l'indentation ou à l'abrasion de la surface. Il n'y a pas d'échelle absolue de dureté. Afin d'exprimer quantitativement la dureté, chaque type d'essai a sa propre échelle, qui définit la dureté. La dureté d'indentation obtenue par des méthodes statiques est mesurée par les tests Brinell, Rockwell, Vickers et Knoop. La dureté sans indentation est mesurée par une méthode dynamique, connue sous le nom de test Scleroscope.

Les articles d'actualité rédigés par Cutting Tool Engineering ont été rédigés ou édités par les rédacteurs du magazine Cutting Tool Engineering. Les rapports représentent le matériel soumis au CTE par des auteurs externes et édité par les éditeurs du CTE pour le style et la précision.