Спеціальний метал
Обробка на ЧПУ

Спеціальні метали (також відомі як передові або вогнетривкі метали) включають кобальтові сплави, вольфрам, молібден, тантал і сплави пам’яті форми титану-нікелю. Вони мають екстремальні властивості: дуже високі температури плавлення, виняткова твердість або міцність та високу хімічну стійкість — що робить їх незамінними в аерокосмічній, медичній, ядерній та оборонній сферах. Вони є одними з найскладніших матеріалів для обробки через екстремальну твердість, дуже низьку теплопровідність, що концентрує тепло на ріжучому краю, швидке загартування та хімічну реакцію зі стандартними покриттями інструментів. Кожен сплав вимагає абсолютно різної стратегії інструментів та параметрів.

Кобальтові сплави (зазвичай відомі під торговою назвою Stellite) є сплавами кобальту-хрому-вольфраму або кобальту-хрому-молібдену, розробленими для екстремальної зносостійкості, міцності при високих температурах та корозійної стійкості одночасно. Stellite 6 та Stellite 21 є найбільш оброблюваними марками. Вони використовуються для вставок сідла клапанів, накладок для зносостійкості, ріжучих інструментів, хірургічних імплантів (сплави CoCrMo відповідно до ASTM F75) та покриттів для лопатей турбін. Кобальтові сплави сильно загартовуються — обробка повинна бути безперервною, а інструменти з карбіду з позитивним кутом різання є обов’язковими.

Чистий вольфрам має найвищу температуру плавлення серед усіх металів (3422°C) і є крихким при кімнатній температурі, переходячи в дужу поведінку лише вище температури переходу з дужої в крихку (приблизно 200–400°C). Обробка вимагає інструментів з PCD, дуже низьких швидкостей різання (5–25 м/хв для чистого W), жорсткого фіксування без вібрацій та обережного управління стружкою. Вольфрамові важкі сплави (90–97% W з Ni-Fe зв’язуючою фазою) значно легші для обробки завдяки дужій зв’язуючій фазі — стандартні карбідні інструменти на помірних швидкостях є ефективними. WHA є переважною формою для більшості оброблюваних застосувань.

Молібден є вогнетривким металом з температурою плавлення 2623°C, високою теплопровідністю (138 Вт/м·К), низьким тепловим розширенням (5,1 ppm/К) та відмінною міцністю при підвищених температурах. Він використовується в теплових розподільниках напівпровідників (CTE, що відповідає кремнієвим та GaAs чіпам), компонентах вакуумних печей, мішенях рентгенівських трубок та обшивках ракетних сопел. Чистий молібден та сплав TZM (Mo-0,5Ti-0,08Zr) є найбільш поширеними оброблювальними марками. Молібден крихкий при кімнатній температурі — для запобігання відколам країв потрібні різці з гострою непокритою карбідною поверхнею, низька вібрація та контрольовані глибини різання.

Тантал стійкий практично до всіх кислот при будь-якій концентрації до точки кипіння — включаючи HCl, H₂SO₄, HNO₃ та царську воду — що робить його матеріалом вибору для найбільш агресивних хімічних обробок. Він також повністю біосумісний і має температуру плавлення 3017°C. Тантал відносно пластичний у порівнянні з іншими вогнетривкими металами — основною проблемою обробки є його липка поведінка при різанні та схильність до накопичення на поверхні інструментів. Вибірковим підходом є використання гострого непокритого карбіду з рідким охолодженням. Він використовується для обшивок хімічних реакторів, хірургічних імплантів, анодів конденсаторів та ядерних застосувань.

Нітінол — це близькоеквівалентний сплав нікелю та титану з пам'яттю форми, який демонструє або ефект пам'яті форми, або супереластичну поведінку в залежності від складу та температури. Він використовується для медичних провідників, стентів, ортодонтичних дуг, актуаторів та авіаційних фіксаторів. Нітінол є одним з найскладніших сплавів для обробки: він супереластичний (значно відновлюється після різання), швидко загартовується, генерує екстремальне тепло в зоні різання та є дуже абразивним для інструментів. Обробка вимагає дуже гострих непокритих карбідних або PCD інструментів, охолодження під високим тиском, дуже повільних швидкостей, безперервних різів без затримок та ітеративного вимірювання та корекції відновлення для точних розмірних характеристик.

Досяжні допуски на спеціальні метали варіюються в залежності від матеріалу. Сплави кобальту (Stellite): ±0,02 мм стандарт, ±0,01 мм на точних характеристиках. Важкі сплави вольфраму: ±0,02 мм стандарт, більш жорсткі при шліфуванні. Чистий вольфрам: ±0,05 мм через крихкість. Молібден та TZM: ±0,02–0,03 мм. Тантал: ±0,02 мм. Нітінол: ±0,02–0,03 мм з компенсацією відновлення на точних характеристиках отворів та валів. Інспекція CMM та сертифікація матеріалів надаються для всіх компонентів спеціальних металів.

Так. Всі замовлення спеціальних металів постачаються з звітами про випробування матеріалів (MTR) відповідно до відповідного стандарту: ASTM F75 для кобальтових сплавів медичного класу, AMS 7725 або ASTM B760 для важких сплавів вольфраму, ASTM B386 для молібдену, ASTM B708 для танталу та ASTM F2063 для нітінолу в медичних застосуваннях. Номер термічного слідування підтримується протягом усього виробництва. Для медичних пристроїв та авіаційних застосувань доступні повні звіти про першу статтю інспекції (FAI), звіти про розміри CMM та підтвердження хімічного складу.