Walter: Zwei Wendeplattengruppen mit optimierten Geometrient

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All diese Phänomene nehmen mit dem Grad der Beta-Gefügeanteile der Legierungen rasant zu. Ist schon der weit verbreitete Werkstoff Ti6Al4V, der Alpha- wie auch Beta-Anteile enthält, schwer genug zu bearbeiten, so zeigt sich das neue Material Ti-5553, eine reine Beta-Legierung, noch um einiges widerspenstiger. Die Schnittgeschwindigkeiten müssen in der Regel um die Hälfte vermindert werden. Was den Zerspanern Sorgen bereitet, erfreut die Konstrukteure: Die enorm hohe Festigkeit des Werkstoffs eignet sich ideal für Flugzeug-Fahrwerksteile und tragende Strukturbauteile. «Der Trend zu Beta-Titanwerkstoffen war für uns ein entscheidender Impuls, die Sky tec-Wendeplatten auf den Markt zu bringen», erklärt Gerd Kussmaul, Produktmanager bei Walter, «herkömmliche Wendeplatten genügen den hohen Anforderungen an die Performance und Standzeit meistens nicht.»

Bearbeitung von Superlegierungen

Von den leichten zu den schweren Bauteilen: Die Bearbeitung der Superlegierungen wird ebenfalls häufig durch Schmiedehäute, aber auch durch die Neigung zur Kaltverfestigung des Werkstoffs erschwert. Weiter intensivieren die extrem hohen Schnittkräfte das Problem der Überbelastung der Schneide. Bei geschmiedeten Bauteilen, wie sie typischerweise in der Luftfahrt für Triebwerksteile verarbeitet werden, variiert zudem die Spantiefe. In solchen Fällen ist es schwierig, die richtigen Schnittdaten einzustellen. «Die Fenster für die optimalen Schnittwerte sind sehr klein», betont Stefan Lenischenko.

Auch Superlegierungen werden, ähnlich wie Stähle, Wärmebehandlungen unterzogen. Etwa 80 Prozent der Bauteile kommen im ausgehärteten Zustand auf die Drehmaschine. Die Zerspaner müssen dann mit Härtegraden von 40-45 HRC beziehungsweise Festigkeiten von 1200-1600 N/mm² zurechtkommen. Neben der plastischen Verformung sind Späneschlag und Einlaufkerben die typischen Erscheinungen an der Werkzeugschneide, die ein schnelles Standzeitende hervorrufen. Bei der Spanbildung schlägt der Span meist auf der Freifläche der Wendeplatte auf. Bei Superlegierungen ist dieser Schlag besonders stark und die Schneide läuft Gefahr, früher oder später zertrümmert zu werden. Ein anderes Phänomen – durch die Kaltverfestigungen hervorgerufen – ist die Bildung von Einlaufkerben. Um beiden Effekten entgegenzuwirken, bedarf es einerseits einer stabilen Schneide, andererseits einer positiven, schnittfreudigen Geometrie. Die Entwickler stehen damit vor der Aufgabe, zwei gegenläufige Forderungen unter einen Hut bringen zu müssen.

Wendeplattengruppen mit optimierten Geometrien

Walter hat für ISO-S-Werkstoffe zwei Wendeplattengruppen mit optimierten Geometrien entwickelt und ins Programm aufgenommen. Für Titanlegierungen das Sky tec Geometrie-Trio NFT, NMT und NRT, für Superlegierungen die Typen NMS und NRS. Ziel der Entwicklung waren vor allem die Standzeitmaximierung und Spanbruchoptimierung, denn daran mangelt es für gewöhnlich bei der ISO-S-Zerspanung. Prozessunterbrechungen, z.B. durch Schneidenbrüche verursacht, sind angesichts der teuren Bauteile für die Anwender ein Alptraum. Die Werkstoffzuordnungen sind an den Lettern T (Titanlegierungen) und S (Superlegierungen) erkennbar. F, M und R stehen für die Bearbeitungsart: Schlicht-, mittlere und Schruppbearbeitung (Finishing, Medium, Roughing). N bedeutet negative Grundform. Der Familienname Sky tec nennt das Hauptanwendungsgebiet: die Luft- und Raumfahrttechnik. Wo sich Titanlegierungen finden, sind Superlegierungen meistens nicht weit: In Flugzeugturbinen nämlich treffen die beiden ISO-S Untergruppen aufeinander. Der kalte Teil dieser Aggregate besteht überwiegend aus Legierungen wie Ti6AlV4, der heisse Teil aus hochwarmfesten Werkstoffen wie Inconel 718. «Wir verstehen uns als Komplettanbieter», so Gerd Kussmaul, «daher ist es auch immer unser Ziel, eine Komplettlösung für einen Anwendungsbereich anzubieten. Das haben wir im Falle von Flugzeugturbinen mit unseren speziellen Geometrien konsequent realisiert.»

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