Obecnie obróbka skrawaniem superstopów nabiera coraz większego znaczenia. Stosowane aktualnie w przemyśle materiały konstrukcyjne posiadają coraz lepsze właściwości, w szczególności zwiększona wytrzymałość mechaniczną, większa twardość, zwiększona odporność na ścieranie, na korozję. Istotnym elementem staje się również żaroodporność i żarowytrzymałość. Większe zapotrzebowanie przez producentów elementów o podwyższonych właściwościach mechanicznych elementów powoduje, że producenci tychże dostosowują swoje możliwości produkcyjne w dziedzinie obróbki wiórowej. Tym bardziej, że materiałem do wytworzenia elementu staje się stal stopowa, stal narzędziowa utwardzona cieplnie, stal nierdzewna, żeliwa zabielone oraz superstopy na bazie niklu i kobaltu. Materiały te należą do grupy materiałów trudnoobrabialnych.
Klasyfikacja materiałów trudnoobrabialnych.
Materiały żaroodporne i żarowytrzymałe są sklasyfikowane ze względu na ich skład chemiczny i właściwości w grupach zastosowania materiałów skrawających. Dokładnie określa to norma ISO 513:2012. Ponadto w polskiej normie PN-EN 10095:2002 zdefiniowane są właściwości i składy chemiczne stali i stopów niklu żaroodpornych. Natomiast w normie PN-EN 10302:2009 właściwości i skład chemiczny dla stali oraz stopów niklu i kobaltu żarowytrzymałych. Z racji tego, że dotychczas nie opracowano konkretnych kryteriów podziału stali na żaroodporną i żarowytrzymałą, zwyczajowo zalicza się ją do konkretnej grupy według poniższych definicji:
- Żaroodporność jest właściwością określająca odporność materiału na utleniające i korodujące działanie czynników takich jak gazy w wysokich (pow. 500oC) temperaturach. Jednym z podstawowych pierwiastków zwiększających tę właściwość jest chrom. Jego domieszka w ilości około 5% powoduje wzrost żaroodporności do temperatury 650o C.
- Żarowytrzymałość jest natomiast cechą oznaczającą odporność materiałów na różnego rodzaju odkształcenia pod długotrwałym obciążeniem mechanicznym, w temperaturach wyższych niż 500o C. Podstawowymi domieszkami zwiększającymi żarowytrzymałość są przede wszystkim chrom, nikiel, molibden i wolfram.
Zastosowanie superstopów.
Trudnoobrabialne superstopy stali, staliwa, czy stopy niklu są obecnie szeroko stosowane przez różne gałęzie przemysłu. Mogą być wykorzystywane przy produkcji pieców dla przemysłu. Również przy produkcji aparatury chemicznej, kotłów, do produkcji części składowych silników, turbin, tarcz, osłon, pierścieni, wirniki, łopaty, itp. Z powodzeniem superstopy znalazły zastosowanie również przy produkcji implantów, wałów i pierścieni. Czyli wszędzie tam, gdzie gotowy element będzie narażony na długotrwałe działanie wysokich temperatur przy obciążeniu mechanicznym.
Obróbka skrawaniem superstopów na bazie niklu i kobaltu.
Obróbka metali stopowych, a w szczególności tych na bazie kobaltu i niklu jest procesem bardzo wymagającym. Podczas procesu możemy spotkać się przede wszystkim z szybkim zużywaniem się ostrza narzędzia skrawającego. Bez względu na producenta narzędzia, często mamy do czynienia ze zużyciem ściernym. Czyli podstawowym zużyciem powstałym w skutek działania na ostrze bardzo twardych cząstek zawartych w materiale obrabianym. Często występuje również zużycie adhezyjne i dyfuzyjne.
Do rzadszych przypadków możemy zaliczyć zużycie chemiczno-ścierne. Aby wydłużyć żywotność narzędzia skrawającego, tym samym obniżyć koszt produkcji elementu jednostkowego, stosujemy odpowiednie dobrane chłodziwo. Podaje się je pod dużym ciśnieniem i w odpowiedniej ilości. Podczas procesu frezowania ilość ta może wynosić nawet około 50 l/min. Dodatkowym utrudnieniem podczas procesu, jakim jest obróbka skrawaniem superstopów staje się podział procesu na etapy. W pierwszej fazie wykonuje się obróbkę zgrubną, następnie profilową i w ostatniej fazie procesu – wykończeniową. Aby uzyskać zamierzony efekt produkcyjny (jakość / wydajność) oprócz wiedzy teoretycznej niezbędne staje się doświadczenie.