Metal special
Prelucrare CNC

Metalele speciale (numite și metale avansate sau refractare) includ aliajele de cobalt, tungstenul, molibdenul, tantalul și aliajele cu memorie de formă titan-nichel. Acestea au proprietăți extreme: puncte de topire foarte ridicate, duritate sau rezistență excepțională și rezistență chimică puternică — făcându-le esențiale în aplicații aerospațiale, medicale, nucleare și de apărare. Sunt printre cele mai dificile materiale de prelucrat din cauza durității extreme, a conductivității termice foarte scăzute care concentrează căldura la muchia de tăiere, a ecruisării rapide și a reactivității chimice cu acoperirile standard ale sculelor. Fiecare aliaj necesită o strategie complet diferită de scule și parametri.

Aliajele de cobalt (cunoscute în mod obișnuit sub denumirea comercială Stellite) sunt aliaje cobalt-crom-tungsten sau cobalt-crom-molibden proiectate pentru rezistență extremă la uzură, rezistență la temperaturi înalte și rezistență la coroziune simultan. Stellite 6 și Stellite 21 sunt cele mai prelucrate grade. Sunt utilizate pentru scaune de supapă, straturi de protecție împotriva uzurii, scule de tăiere, implanturi chirurgicale (aliaje CoCrMo conform ASTM F75) și acoperiri pentru palele turbinelor. Aliajele de cobalt se ecruisează sever — tăierea trebuie să fie continuă, iar sculele din carbură cu așchiere pozitivă sunt obligatorii.

Tungstenul pur are cel mai înalt punct de topire dintre toate metalele (3.422°C) și este casant la temperatura camerei, trecând la un comportament ductil doar peste temperatura sa de tranziție ductil-fragil (aproximativ 200–400°C). Prelucrarea necesită scule PCD, viteze de tăiere foarte scăzute (5–25 m/min pentru W pur), dispozitive rigide, fără vibrații și gestionare atentă a așchiilor. Aliajele grele de tungsten (90–97% W cu liant Ni-Fe) sunt semnificativ mai ușor de prelucrat datorită fazei ductile de liant — sculele standard din carbură la viteze moderate sunt eficiente. WHA este forma preferată pentru majoritatea aplicațiilor prelucrate.

Molibdenul este un metal refractar cu un punct de topire de 2.623°C, conductivitate termică ridicată (138 W/m·K), expansiune termică scăzută (5,1 ppm/K) și rezistență excelentă la temperaturi ridicate. Este utilizat în radiatoare pentru semiconductori (CTE adaptat la cipuri de siliciu și GaAs), componente pentru cuptoare cu vid, ținte pentru tuburi cu raze X și căptușeli pentru duze de rachete. Molibdenul pur și aliajul TZM (Mo-0,5Ti-0,08Zr) sunt cele mai frecvent prelucrate grade. Molibdenul este casant la temperatura camerei — sunt necesare scule din carbură ascuțite, neacoperite, vibrații scăzute și adâncimi de tăiere controlate pentru a preveni ciobirea muchiei.

Tantalul rezistă practic tuturor acizilor, la orice concentrație, până la punctul de fierbere — inclusiv HCl, H₂SO₄, HNO₃ și apă regală — făcându-l materialul de elecție pentru cele mai agresive medii de procesare chimică. Este, de asemenea, complet biocompatibil și are un punct de topire de 3.017°C. Tantalul este relativ ductil comparativ cu alte metale refractare — principala provocare în prelucrare este comportamentul său de tăiere „gumos” și tendința de a se acumula pe fețele sculei. Carbură ascuțită, neacoperită, cu răcire abundentă este abordarea preferată. Este utilizat pentru căptușeli de reactoare chimice, componente pentru implanturi chirurgicale, anozi pentru condensatori și aplicații nucleare.

Nitinolul este un aliaj cu memorie de formă nichel-titan, aproape equiatomic, care prezintă fie efect de memorie de formă, fie comportament superelastic, în funcție de compoziție și temperatură. Este utilizat pentru ghiduri medicale, stenturi, arcuri ortodontice, actuatoare și elemente de fixare aerospațiale. Nitinolul este unul dintre cele mai dificile aliaje de prelucrat: este superelastic (revine semnificativ după tăiere), se ecruisează rapid, generează căldură extremă în zona de tăiere și este foarte abraziv pentru scule. Prelucrarea necesită scule din carbură neacoperită foarte ascuțite sau scule PCD, lichid de răcire de înaltă presiune, viteze foarte scăzute, tăieri continue fără pauze și măsurare iterativă a reveniri și corecție pentru caracteristici dimensionale de precizie.

Toleranțele realizabile pe metale speciale variază în funcție de material. Aliaje de cobalt (Stellite): ±0,02 mm standard, ±0,01 mm pentru caracteristici de precizie. Aliaje grele de tungsten: ±0,02 mm standard, mai strânse prin rectificare. Tungsten pur: ±0,05 mm din cauza fragilității. Molibden și TZM: ±0,02–0,03 mm. Tantal: ±0,02 mm. Nitinol: ±0,02–0,03 mm cu compensare a revenirii pentru caracteristici de alezaj și arbore de precizie. Inspecția CMM și certificarea materialelor sunt furnizate pentru toate componentele din metale speciale.

Da. Toate comenzile de metale speciale sunt livrate cu rapoarte de testare a materialelor (MTR) conform standardului relevant: ASTM F75 pentru aliaje de cobalt de grad implantabil, AMS 7725 sau ASTM B760 pentru aliaje grele de tungsten, ASTM B386 pentru molibden, ASTM B708 pentru tantal și ASTM F2063 pentru Nitinol în aplicații medicale. Trasabilitatea numărului de topire este menținută pe tot parcursul producției. Pentru aplicații în dispozitive medicale și aerospațiale, sunt disponibile rapoarte complete de inspecție a primei piese (FAI), rapoarte CMM dimensionale și confirmarea compoziției chimice.