Jusheng

¿Alguna vez ha desechado una valiosa pieza de aleación de titanio TC4 tras docenas de horas de mecanizado preciso debido a problemas de última hora con las marcas de la herramienta o vibraciones? Esto provoca un retraso considerable en el proyecto. El problema rara vez reside en el diseño, sino en la incapacidad del proveedor de fresado elegido para trabajar con metales extremadamente difíciles de mecanizar.

Con el aumento del uso de metales difíciles de mecanizar en industrias de alta tecnología como la aeroespacial y la medicina, ahora es fundamental para el éxito de su proyecto que cuente con un socio de mecanizado confiable. En este libro, le presentamos el conocimiento de ingeniería de JS sobre fresado de metales difíciles de mecanizar para ayudarlo a superar sus desafíos.

Resumen de la respuesta principal

En este artículo se abordarán las siguientes preguntas:

Cómo superar los problemas fundamentales del fresado de metales difíciles de cortar, la brecha de costo y valor de JS frente a sus pares , qué se puede concluir de los estudios de casos reales de JS y las razones por las que JS se ha convertido en el proveedor de fresado preferido para el fresado de metales difíciles de mecanizar.

¿Por qué confiar en esta guía?

JS tiene una amplia experiencia en el campo del fresado CNC , capaz de manejar más de 100 tipos de materiales como metales, plásticos de ingeniería y resinas de alta temperatura, adaptando con precisión los parámetros del proceso y controlando las características del material y los puntos de ajuste del fresado.

Para componentes estructurales complejos, como piezas de paredes delgadas y cavidades profundas, al optimizar las trayectorias de las herramientas y utilizar tecnología de mecanizado de 5 ejes , se supera el problema de la deformación y la tolerancia es estable hasta ± 0,005 mm.

También dominamos procesos de tratamiento de superficies enriquecidos como chorro de arena, recubrimiento, anodizado, etc., otorgando a las piezas una apariencia excelente y un rendimiento especial, cumpliendo plenamente con los requisitos de fabricación de precisión.

Este manual se basa en la amplia experiencia de JS en el fresado de metales difíciles de mecanizar. Según muchos experimentos y pruebas en sitio, nuestros expertos técnicos han integrado una valiosa experiencia en el proceso de fresado, control de parámetros y herramientas de metales difíciles de mecanizar.

Esta guía es una valiosa referencia que le ayudará a superar los desafíos del mecanizado.

JS tiene una amplia experiencia en el fresado de metales difíciles de mecanizar, y esta guía es una sólida experiencia práctica. Como proveedor especializado en fresado, garantizamos la calidad de nuestros servicios de fabricación de fresado CNC personalizados y somos dignos de su confianza.

Cuestiones centrales del fresado de metales duros y soluciones de ingeniería de JS

El mecanizado de metales duros (por ejemplo, aleaciones de titanio, superaleaciones de níquel y aceros de alta resistencia) es un área tecnológicamente desafiante en el mecanizado. Estos materiales duros, resistentes, de alta resistencia y baja conductividad térmica son particularmente difíciles de fresar.

Después de años como empresa de fabricación profesional de fresadoras CNC personalizadas, JS ha aplicado sus soluciones de ingeniería para resolver estos problemas.

Desafío 1: Tasas de desperdicio espeluznantes: cómo lograr que sean <5% repetidamente

La causa de la alta tasa de desperdicio de fresado en metales difíciles de fresar reside en la interacción mutua entre las propiedades mecánicas del material y la operación de fresado. Las aleaciones de titanio tienen una resistencia a la tracción superior a 1000 MPa y una fuerza de fresado entre un 30 % y un 50 % superior a la del acero común.

Además, su conductividad térmica es 1/5-1/10 de la del acero No. 45. El calor de corte eleva la temperatura de la herramienta a 800-1000 °C y acelera el desgaste y las fallas.

Las estadísticas del sector muestran que, en las empresas que mecanizan inicialmente metales difíciles de mecanizar, las tasas de desperdicio suelen superar el 20 %, e incluso el 50 % en piezas sofisticadas. Las medidas técnicas de JS Company para garantizar un nivel de desperdicio uniforme inferior al 5 % son:

1.Comprobación del pretratamiento de la materia prima:

Las materias primas se controlan minuciosamente mediante el uso de espectrómetros y probadores de dureza. La velocidad de corte se regula en función de las variaciones de dureza entre lotes de aleaciones de titanio con una desviación máxima del 5%.

2.Optimización del sistema de herramientas:

Se utilizan herramientas de carburo de grano fino (3-5 μm) con revestimiento de AlTiN para mejorar la resistencia al desgaste en más del 40 %. Los ángulos de ataque específicos de la herramienta (-5° a 10°) y los ángulos de alivio (5° a 12°) reducen la resistencia al corte y el calor.

3. Control de parámetros de mecanizado adaptativo:

El sistema CNC inteligente mantiene la fuerza de corte y el torque bajo monitoreo en tiempo real. Siempre que la tasa excede el 10%, disminuye la velocidad de alimentación en un 15%-20% y la profundidad de corte en un 10%-15% automáticamente.

4. Inspección de calidad del proceso completo:

Los puntos de medición tridimensionales se ubican en cada paso del mecanizado, utilizando herramientas que tienen una precisión de 0,001 mm para garantizar que los errores de dimensión del proceso no superen el 50% de la tolerancia de diseño.

Desafío 2: Especificaciones de superficie estrictas: ¿Pueden las aleaciones de titanio obtener un acabado de espejo Ra0.2?

Lograr un acabado de espejo Ra0.2 en aleaciones de titanio es parte de lo que lo hace desafiante. Su reactividad química hará que cree fácilmente una capa de óxido al fresar, y eso aumenta la fricción. Su plasticidad hará que cree fácilmente un borde acumulado, lo que conduce a la pérdida de integridad de la superficie. Además, incluso una vibración menor del equipo (amplitud > 0,001 mm) afectará el acabado del espejo.

Las tecnologías básicas de la empresa JS para lograr una superficie de espejo Ra0.2 en aleaciones de titanio son las siguientes:

1. Máquinas herramienta de ultraprecisión: velocidad del husillo 20 000 rpm, descentramiento radial y axial ≤ 0,0005 mm y precisión de posicionamiento de la guía de 0,001 mm/300 mm.

2. Fluido de corte ultra especial: fluido de corte diluido en agua con aditivos de extrema presión en una concentración de 8%-10%, presión de inyección 0,8-1,2 MPa, caudal 20-30 L/min y temperatura de corte en condiciones controladas inferior a 300°C.

3. Plan de proceso de corte de varios pasos: 'Desbaste-Semiacabado-Acabado-Superacabado'. El superacabado utiliza una profundidad de corte pequeña (0,05-0,1 mm) y una alta velocidad de avance (1000-1500 mm/min) con interpolación circular.

4. Pulido de espejo: Se realiza pulido mecánico con pasta de diamante (grano W0.5) bajo presión de 0,1-0,2 MPa y velocidad de 1500-2000 rpm, y se eliminan microremociones (0,005-0,01 mm) para eliminar defectos de la superficie.

Desafío 3: Problemas desafiantes: ¿Qué otros problemas “invisibles” existen?

Los metales difíciles de mecanizar se cortan con problemas "ocultos" que se pasan por alto fácilmente y que afectan la calidad y la productividad del procesamiento.

1. La tensión residual del mecanizado provoca una distorsión de la pieza (0,1-0,5 mm/m), lo cual es inaceptable en piezas de paredes delgadas y componentes intrincados. JS utiliza simulación de elementos finitos de distribución de tensión predictiva y tratamientos con un tratamiento de envejecimiento a baja temperatura (120-150 °C, 2-4 horas) para descargar más del 60 % de la tensión residual.

2. La vibración de la herramienta (frecuencia 500-2000 Hz, amplitud 0,001-0,01 mm) puede producir marcas en la superficie debido a la vibración. JS tiene un sensor de vibración para monitorear (frecuencia de muestreo 10 kHz) para analizar la frecuencia de vibración y controla la velocidad del husillo o intercambia las herramientas de alta rigidez para que la diferencia de frecuencia sea mayor al 20% para eliminar la vibración.

3. La anisotropía del material (por ejemplo, aleaciones de titanio forjadas) genera diferencias en las propiedades mecánicas en diferentes direcciones (diferencias en el módulo elástico del 5%-10%), lo que genera una rugosidad superficial no uniforme (diferencias en Ra de 0,4 y más).

JS mide el grado de anisotropía mediante pruebas y reduce la velocidad de avance en un 10%-15% cuando la anisotropía direccional es muy alta en un intento de lograr una calidad de mecanizado uniforme.

JS aborda los problemas mismos del fresado de metales duros, incluidos los índices de desecho y los requisitos de acabado de la superficie. Realizar un pedido es sencillo: díganos lo que necesita en línea y diseñaremos un plan y fabricaremos de manera profesional piezas de fresado CNC de precisión. Estaremos encantados de poder ayudarlo.

Comparación del 'costo real' y el 'valor del proyecto'

El costo y el valor del proyecto se encuentran entre los factores que las empresas utilizan para seleccionar a sus proveedores de fresado CNC. En este caso, comparamos a JS con otros (xometry, protolabs y rapiddirect) comparando las diferencias en el "costo real" y el "valor del proyecto" en cotizaciones, tarifas de procesamiento y otros factores.

JS frente a otros competidores de tamaño similar

Comparación de 'cotizaciones': costos explícitos e implícitos

Los costos explícitos se enumeran muy claramente en la cotización, por ejemplo, el costo del material, el cargo de procesamiento y el envío. Los costos implícitos son los costos que ocurren en el mecanizado y no en la cotización, por ejemplo, el costo de reelaboración, el costo de desecho y la pérdida debido a la entrega tardía.

La cotización de JS implica costos explícitos relativamente altos e implícitos bajos porque ofrece productos de buena calidad, tiene un bajo porcentaje de reelaboración, implica un bajo gasto de reelaboración y entrega a tiempo.

Algunos de los rivales, si bien pueden disfrutar de ventajas en costos aparentes, sufren costos implícitos debido a la mala calidad del procesamiento, altos niveles de generación de desechos y altos niveles de reproceso.

Comparación de 'costos de procesamiento': costo unitario versus costo total de propiedad (TCO)

El costo unitario se refiere al costo de procesar una unidad de una pieza, mientras que el costo total de propiedad (TCO) incluye todos los costos a lo largo del ciclo de vida de una pieza, desde el diseño, el procesamiento, el uso hasta el desguace.

Los precios unitarios de JS pueden ser superiores a los de algunos de sus competidores, pero su costo de propiedad es menor, ya que sus piezas son de mayor calidad y duran más, lo que reduce la necesidad de reemplazo y mantenimiento. Sin embargo, sus competidores, con su menor precio unitario, tienen piezas de menor calidad y durabilidad, y por lo tanto, un mayor costo de propiedad total.

¿Cómo se traduce directamente la capacidad de ingeniería en una ventaja de costos?

La superioridad tecnológica de JS se transforma de hecho en competitividad de costos. Para empezar, JS puede mejorar la eficiencia del mecanizado y reducir el tiempo de mecanizado a través de la optimización del proceso de mecanizado y el diseño de herramientas y la consiguiente reducción del costo de mecanizado.

En segundo lugar, JS puede resolver problemas de mecanizado complejos, reducir las tasas de desechos y reprocesos y reducir los costos ocultos. En tercer lugar, las soluciones personalizadas de JS pueden satisfacer los requisitos especiales de los clientes, crear valor para los productos y, finalmente, alcanzar la competitividad en el mercado.

Los costos implícitos y explícitos están incorporados en nuestro precio de fresado CNC . Puede obtener un desglose en Internet antes de realizar el pedido para que pueda tener en cuenta el costo de propiedad. Le permitiremos tener ventajas en costos e ingeniería cuando trabaje con nosotros.

Caso práctico: Fresado de un soporte de espejo de escáner de titanio de una pieza para una empresa de lidar

Antecedentes del cliente

El cliente necesitaba un soporte de titanio con una alta relación de aspecto. Habían intentado trabajar con dos proveedores en el pasado, pero la tasa de rendimiento fue del 0%. Esto se debió principalmente a la complejidad de la estructura del soporte, la dificultad del mecanizado y las demandas muy altas de precisión y calidad de superficie.

Problemas: Las nervaduras delgadas eran propensas a fracturas por vibración, demasiada distorsión térmica y poca rugosidad superficial del conjunto. Todos estos problemas dieron como resultado que la pieza estuviera por debajo de los estándares del cliente.

Intervención de ingeniería de JS

1. Diseño para fabricación (DFM):

Mediante escaneo 3D y simulación de elementos finitos, se determinó que los defectos del diseño original eran los siguientes:

①La transición en ángulo recto de las costillas delgadas era propensa a fracturarse a la frecuencia de resonancia de 120 Hz.

②Hubo interferencia de la herramienta debido a la falta de socavación en el fondo de la cavidad profunda.

③No había margen de mecanizado en la superficie de ensamblaje y no se pudo compensar la deformación térmica.

La solución de optimización prevista y sugerida fue nervaduras trapezoidales (superiores 1,5 mm, inferiores 2 mm), un margen de mecanizado adicional de 0,5 mm y la introducción de un corte de R0,8 mm cerca de la base del bolsillo profundo, lo que fue más que aceptable para el cliente.

2. Solución a medida:

• Sistema de fijación:

Se empleó una abrazadera hidráulica autoajustable de tres puntos con una presión de sujeción variable de 5-8 MPa. La frecuencia de vibración de mecanizado se redujo de 120 Hz a menos de 45 Hz mediante una unidad de amortiguación hidráulica para evitar el rango de frecuencia de resonancia del material. Se utilizaron almohadillas de PTFE de grado Shore A 90 entre las interfaces para evitar marcas de rayones en la superficie de la aleación de titanio y también para el 30% de absorción de energía vibracional.

• Herramientas y métodos de corte:

Desbaste: Se utilizó una fresa de carburo de grano ultrafino de 16 mm con un recubrimiento de AlTiN de 4 μm. Condiciones de corte : 80 m/min, avance de 0,1 mm/r, refrigeración por neblina de aceite y tamaño de gota de 5 μm, temperatura controlada a ≤250 °C y eliminación del 70 % del material mediante alta velocidad.

Semiacabado: El semiacabado se realizó con una fresa cerámica de 10 mm de manera que permitiera aprovechar al máximo su resistencia térmica para lograr una deformación térmica mínima. La velocidad de corte se incrementó a 120 m/min, con un margen de acabado de 0,3 mm.

Acabado: El acabado se realizó con una fresa PCD de 6 mm con grano de diamante de 3 μm a 150 m/min. Se aplicó una interpolación circular de acuerdo con la especificación de rugosidad de la superficie requerida.

• Control de procesos:

Se realizó un tratamiento de envejecimiento al vacío (300 °C, 3 horas, vacío 10⁻³ Pa) después del mecanizado de desbaste para reducir la tensión residual en un 60 %.

El envejecimiento natural se realizó tres veces (24 horas cada vez, temperatura ambiente 23 ± 2 °C) durante el semiacabado . Se verificó la deformación después de cada intervalo de envejecimiento para confirmar ≤ 0,05 mm.

Mecanizado fino : se utilizó una medición de tres coordenadas en línea (precisión de 0,0005 mm) y lecturas de 5 minutos y una velocidad de alimentación en tiempo real reguladas a ±0,001 mm para garantizar una tolerancia estable de ±0,005 mm.

Valores y logros

Finalmente, la tasa de rendimiento del componente se incrementó de 0 a más del 95% . La planitud de la superficie de montaje clave fue de 2,8 μm según la medición, la rugosidad de la superficie fue de Ra0,28 y la deformación térmica se controló por debajo de 0,03 mm/m (por debajo del requisito del cliente de 0,05 mm/m).

El período de entrega se acortó de los 45 días estimados originalmente a 28 días , lo que le permitió al cliente ahorrar $280,000 en tarifas de producción de prueba y permitir que su producto LiDAR adquiriera la certificación de grado automotriz a tiempo.

El estuche de soporte del radar láser es testigo de la fuerza de JS. Si necesita piezas de fresado CNC , contáctenos. Con nuestras soluciones personalizadas, podrá romper las barreras del mecanizado y lograr el éxito del proyecto.

¿Por qué JS Milling Supplier es su mejor opción?

Entre varios proveedores de fresado CNC, su mejor opción es JS por las siguientes razones:

Excelente capacidad de ingeniería y amplia experiencia.

JS puede resolver una variedad de problemas asociados con el fresado de metales duros, como altas tasas de desperdicio y acabados casi superficiales. Los servicios de fabricación de fresado CNC personalizados internos de JS ofrecen soluciones personalizadas en un intento por cumplir con las especificaciones específicas del cliente.

Control de calidad de productos de alto nivel

Los productos de alto nivel de JS son de alta calidad y un sistema de control de calidad extremadamente riguroso garantiza la precisión de las piezas y el acabado de la superficie. Además, los servicios de fresado CNC en línea de JS son convenientes, eficientes y rápidos de cotizar y entregar.

Rentabilidad competitiva

Desde una perspectiva de costos, el precio del fresado CNC de JS puede ser relativamente más alto, pero su alta calidad de producto, baja tasa de desperdicio y bajo costo de propiedad permiten a los clientes lograr un mejor valor de ingeniería.

JS es su proveedor de referencia para fresado con servicios de fabricación de fresado CNC personalizados diseñados específicamente para satisfacer sus necesidades. Realizar un pedido es sencillo: infórmenos lo que necesita, decida su proyecto y comenzamos a producir. Todo el proceso es rápido y confiable. Ven y selecciónanos.

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cómo se garantiza una tasa de descarte inferior al 5%? ¿Qué se hace si se supera esta cifra?

Esto no es un eslogan, es una declaración de la fe de JS en sus capacidades de control de ingeniería. Si, por nuestra culpa, excedemos esta tasa, reembolsaremos todos los gastos de material y mano de obra y enviaremos de inmediato a nuestro mejor equipo de ingeniería para visitar y mejorar el proceso.

P2: ¿Cuáles son las consideraciones clave al elegir un fluido de corte para fresar metales difíciles de mecanizar, como aleaciones de titanio y aleaciones de alta temperatura a base de níquel?

Se debe priorizar la selección de tipos que contengan aditivos de extrema presión, con concentraciones controladas entre el 8 % y el 10 %. Al mismo tiempo, se debe garantizar una presión de inyección y un caudal suficientes para evitar la oxidación del material o el desgaste prematuro de la herramienta.

P3: Si el cliente ajusta temporalmente los requisitos de precisión de las piezas durante el procesamiento, ¿puede JS responder rápidamente y ajustar el plan?

Por supuesto. El equipo técnico evaluará de inmediato la viabilidad de los ajustes, optimizará los parámetros de mecanizado, las configuraciones de las herramientas y los estándares de prueba, y minimizará el impacto en el ciclo de entrega, garantizando al mismo tiempo la calidad.

Resumen

Si trabaja con metales complejos y difíciles de fresar, JS es sin duda su mejor opción. Como proveedor experimentado de fresado CNC, JS cuenta con una gran capacidad de ingeniería, amplia experiencia y un servicio de primera calidad en la fabricación de fresado CNC personalizado.

JS lidera la industria en la solución de los problemas centrales de los metales difíciles de fresar y brinda valor de ingeniería rentable. Nuestros servicios de fresado CNC en línea ofrecen conveniencia fácil y en tiempo real, piezas de fresado CNC de calidad garantizada y precios asequibles. Seleccione JS Precision Manufacturing para sus necesidades de fresado de metales difíciles de fresar.