V10534 - RS Components

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09/00
V10534
Shapal-M
Shapal-M
Instruction Leaflet
Feuille d’instructions
Foglio d’instruzioni
Shapal-M
RS Stock No.
212-7977 to 212-8043
Shapal-M can be machined to make precision components but its
machining characteristics are different to metals and plastics.
Shapal-M has a special crystal structure which makes it strong and
hard - yet machinable. It is the crystals which prevent the microscopic
fractures at the tool tip from spreading throughout the material so
making it machinable in a controlled way. During machining, the tool
pulverises and tears the Shapal-M surface producing a fine powder.
The crystals are so small that, when machined, Shapal-M has a good
surface finish, the component is cleaned and used, no further treatment
(e.g. firing) is required. Do not use acids or alkalies to clean
components.
Setting Up
Shapal-M is not resilient so, when small or delicate pieces are being
machined, make sure the clamping load is uniformerly distributed. Use
soft jaws, if possible.
Machining
It is well worthwhile taking taking sometime to learn how the material
behaves during machining. Try some simple tasks such as drilling,
turning and milling and you will see how the material machines. This
information gives a basis for good practice, but do not be afraid to
experiment with tools and speeds to obtain your optimum machining
performance.
Shapal-M must be machined with carbide tools, do not use high speed
steel tools. Ceramic tip tools are not advised. Always keep tools sharp
and check regularly throughout the machining process. If the tools
squeaks or too much force is needed - then stop and sharpen the tool.
As a general rule, machine with slower speeds (keeps the work piece
cool) and take smaller depth of cut until you become more confident in
machining the material. Always machine from the edge to the centre to
avoid edge chipping. Remember, you are machining a brittle material
so always avoid physical shock. It is normally the requirement to
maintain a surface finish which controls machining speeds.
Use coolant generously
Although Shapal-M is a high temperature material, the best machining
results are obtained when both the material and tool are kept cool.
Water soluble cutting fluids improve the cutting action, trap and wash
away the powder during machining and protect machine tools. If fluid is
to be recirculated, the use of a settling pot is recommended. The
powder generated during machining is somewhat abrasive so attention
must be given to cleanliness and machine maintenance.
Turning
Suggested turning speeds are up to 320 rpm for 5 and 10mm diameter
rod, reducing to around 150 rpm for 25mm diameter rod. Feed rates are
0.1mm/rev with a 0.1-0.5mm depth of cut.
Side and back rack angle, end and side relief angles are to be around
5°. The recommended side cutting edge is 15-45° and the nose radius
is to be larger than 0.8mm.
Thread cutting can also be done at low spindle speeds, a typical cutting
depth is 0.025-0.040mm per path.
Milling
Typical head speeds are around 1000 rpm for end mill diameters up to
5mm, reducing to as low as 100 rpm for larger tool diameters. Feed
rates are 50-20mm/min with a 0.1-0.5mm depth of cut. Mill top faces
first before side faces and climb mill to minimise chipping.
Drilling
For holes up to 5mm diameter a spindle speed of 1000-1500 rpm and
a feed rate of 10-15mm/min ha been found to be effective . Relieve the
drill flutes constantly, especially for small diameter holes. Check the
sharpness of the drill every few holes.
Slow feed is recommended at the start and the finishing of holes. To
prevent breakout, use a backing plate or bevel the hole entrance and
exit before drilling. It is possible to ultrasonically drill Shapal-M.
Sawing
Use a carbide grit blade with a 30m/min band speed, or silicon carbide
cut off wheel.
Tapping
Make the clearance hole one size larger than recommended for metal
(typically 0.1- 0.2mm larger). Chamfer both ends of the hole to prevent
chipping. Carbide or titanium nitride coated taps can be used for sizes
up to M4. For larger sizes, better results are obtained by machine
cutting the thread using carbide tips. Wire thread inserts, e.g.
Helicoil/Recoil, can be used with Shapal-M.
Grinding and polishing
Diamond grinding wheels are best although silicon carbide and alumina
can be used. Always use water cooling.
Polishing is started with a 400 grit silicon carbide prior to using alumina
powders for the final finish.
Design considerations
Shapal-M is a brittle material and, as such, certain design
considerations will help achieve the best performance of the material.
If possible and practical:
● Avoid sudden changes in section or thickness
● Avoid sharp edges, if possible chamfer or round any changes in
direction
● If possible, ensure that the distance between a hole and an edge or
second hole is twice the diameter of the hole
● For thermal applications, try to ensure that wall thickness are
uniform to reduce thermal expansion strains during heating and
cooling.
RS Components shall not be liable for any liability or loss of any nature (howsoever
caused and whether or not due to RS Components’ negligence) which may result
from the use of any information provided in RS technical literature.
V10534
Code commande RS.
212-7977 to 212-8043
Le Shapal-M peut être usiné pour fabriquer des composants de
précision, mais ses caractéristiques d’usinage sont différentes de
celles des métaux et des plastiques.
Le Shapal-M a une structure cristalline spéciale qui le rend dur et
robuste – mais usinable. Cette structure cristalline empêche que les
fractures microscopiques au bout de l’outil se répandent dans tout le
matériau, ce qui le rend usinable de manière contrôlée. Pendant
l’usinage, l’outil pulvérise et déchire la surface du Shapal-M, produisant
ainsi une poudre fine. Les cristaux sont si petits que, lorsqu’il est usiné,
le Shapal-M a un bon fini de surface et le composant a une apparence
nette et douce; aucun autre traitement (par exemple, la cuisson) n’est
nécessaire. Ne pas utiliser d’acides ou d’alcalis pour nettoyer les
composants.
Mise en place
Le Shapal-M n’est pas élastique et, quand il faut usiner des pièces
petites ou délicates, il faut s’assurer que le serrage est réparti
uniformément. Utiliser des mordaches si possible.
Fraisage
Les vitesses de tête type sont d’environ 1 000 tours/minute pour des
diamètres de fraisage combinés jusqu’à 5 mm, descendant aussi bas
que 100 tours/minute pour des diamètres d’outils plus grands. Les
vitesses d’alimentation sont de 50 mm à 20 mm par minute, avec une
profondeur de coupe de 0,1 à 0,5 mm. Fraiser la surface supérieure
avant les surfaces latérales et monter la fraise pour éviter les
écaillements.
Perçage
Pour des trous jusqu’à 5 mm de diamètre, une vitesse de foret de 1 000
à 1 500 tours/minute et une vitesse d’alimentation de 10 mm à 15 mm
par minute se sont révélées efficaces. Dégager constamment les
gouges des forets, surtout pour les trous de petit diamètre. Après
quelques trous, vérifier si les forets sont bien aiguisés.
On recommande une vitesse d’alimentation lente au début et à la fin du
perçage. Pour éviter une cassure, utiliser une plaque d’appui ou
biseauter l’entrée et la sortie du trou avant de le percer. On peut percer
le Shapal-M par forage ultrasonique.
Sciage
Utiliser une lame au carbure à une vitesse de bande de 30 m par
minute, ou une roue de découpe au carbure de silicium.
Usinage
Il est très utile de prendre le temps d’apprendre comment le matériau
se comporte pendant l’usinage. Essayer des travaux simples, comme
le perçage, le tournage et le meulage, pour voir comment le matériau
réagit à l’usinage. Ces renseignements constitueront une base pour
adopter de bonnes pratiques, mais il ne faut pas hésiter à expérimenter
avec des outils divers et des vitesses variées pour obtenir un usinage
parfait.
Il faut usiner le Shapal-M avec des outils au carbure; ne pas utiliser
d’outils en acier à haute vitesse. On déconseille les outils à bout en
céramique. Toujours maintenir les outils aiguisés et les vérifier
régulièrement pendant tout l’usinage. Si les outils crissent ou s’il faut
exercer une force excessive, arrêter et aiguiser l’outil.
En règle générale, usiner à des vitesses lentes (ce qui garde la pièce
froide) et utiliser des profondeurs de coupe plus petites jusqu’à ce
qu’on connaisse bien le comportement du matériau. Toujours usiner du
bord vers le centre pour éviter l’écaillage du bord. Se rappeler qu’on
usine un matériau cassant et qu’il faut donc éviter des chocs
physiques. Il faut normalement maintenir un fini de surface qui contrôle
les vitesses d’usinage.
Utiliser généreusement un liquide de refroidissement
Bien que le Shapal-M soit un matériau qui résiste aux températures
élevées, on obtient le meilleur usinage quand le matériau et l’outil
demeurent froids. Des liquides de coupe solubles à l’eau améliorent la
coupe, retiennent et éliminent la poudre pendant l’usinage et protègent
les machines-outils. S’il faut faire recirculer le liquide, on recommande
d’utiliser un bac de décantation. La poudre produite pendant l’usinage
est quelque peu abrasive, et il faut donc faire attention à la propreté et
à l’entretien des machines.
Tournage
Les vitesses de tournage suggérées vont jusqu’à 320 tours/minute
pour des tiges de 5 mm et de 10 mm de diamètre, et descendent à
environ 150 tours/minute pour des tiges de 25 mm de diamètre. La
vitesse d’alimentation est de 0,1 mm par tour, avec une profondeur de
coupe de 0,1 à 0,5 mm.
Les angles d’attaque et de dépouille latérales et les angles de dépouille
et d’extrémité latérales doivent être d’environ 5°. Le bord de coupe
latérale recommandé est de 15° à 45° et le rayon du nez doit être
supérieur à 0,8 mm.
On peut également effectuer un filetage avec un tourillon lent; la
profondeur de coupe type est de 0,025 mm à 0,040 mm par chemin.
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Taraudage
Faire le trou de passage une dimension plus grande que celle
recommandée pour le métal (habituellement de 0,1 mm à 0,2 mm plus
grand). Chanfreiner les deux extrémités du trou pour éviter
l’écaillement. On peut utiliser des tarauds recouverts de carbure ou de
nitrure de titane pour des dimensions jusqu’à M4. Pour de plus grandes
dimensions, on obtient de meilleurs résultats en forant le filet avec des
tarauds au carbure. On peut utiliser des filets rapportés, par exemple
Helicoil ou Recoil, avec le Shapal-M.
Meulage et polissage
Les disques de meulage au diamant sont les meilleurs, bien qu’on
puisse également utiliser des disques au carbure de silicium et
d’alumine. Toujours refroidir avec de l’eau. Commencer à polir avec un
disque au carbure de silicium de grosseur 400 avant d’utiliser de la
poudre d’alumine pour la finition.
Considérations techniques
Le Shapal-M est un matériau cassant et il faut tenir compte de
certaines considérations techniques pour obtenir les meilleures
performances de ce matériau.
S’il est possible et pratique de le faire :
● éviter des changements brusques dans la coupe et dans l’épaisseur;
● éviter les arêtes vives; chanfreiner ou arrondir les changements de
direction;
● s’assurer que la distance entre un trou et le bord, ou un second trou,
est de deux fois le diamètre du trou;
● pour des applications thermiques, essayer de s’assurer que
l’épaisseur de la paroi est uniforme afin de réduire les contraintes
d’expansion thermique pendant le chauffage et le refroidissement.
La société RS Components n’est pas responsable des dettes ou pertes de quelle que
nature que ce soit (quelle qu’en soit la cause ou qu’elle soit due ou non à la
négligence de la société RS Components) pouvant résulter de l’utilisation des
informations données dans la documentation technique de RS.
V10534
RS Codici.
212-7977 a 212-8043
Shapal-M può essere lavorato per produrre componenti di precisione,
ma le sue caratteristihe di lavorazione sono differenti rispetto ai materiali metallici e plastici.
Shapal-M presenta una speciale struttura in cristallo che lo rende duro
eresistente, senza però penalizzare la sua capacità di essere lavorato.
Icristalli permettono di evitare che le fratture microscopiche sulla
puntadell'attrezzo si espandano su tutto il materiale, che può essere
così lavo-ratocon precisione. Durante la lavorazione, l'utensile
polverizza e lacerala superficie di Shapal-M, producendo una polvere
fine. Quando sono lavorati, i cristalli sono così piccoli da consentire a
Shapal-M di ottenere una buona finitura di superficie; il componente
viene pulito ed utilizzato e non sono necessari ulteriori trattamenti (p.
es. cottura). Non usare acidi o alcali per pulire i componenti.
Fresatura
Le tipiche velocità di testina si aggirano sui 1000 giri/minuto per
diametri di fresa frontale fino a 5 mm, e vanno ridotte fino a
100 giri/minuto per diametri di utensile più grandi. Le velocità di
avanzamento sono di 50-20 mm/giro con una profondità di taglio di 0,10,5 mm. Fresare i lati superiori prima di quelli laterali ed eseguire una
fre-satura concorde per minimizzare le scheggiature.
Perforazione
Per fori fino a 5 mm di diametro si sono rivelate efficaci una velocità di
perno di 1000-1500 giri/minuto ed una velocità di avanzamento di 1015 mm/min. Scaricare costantemente le scanalature del trapano,
specialmente per fori con diametri piccoli. Controllare l'affilatezza del
tra-pano ogni due o tre fori.
Si consiglia una bassa velocità di alimentazione all'inizio ed alla
conclusione dei fori. Per evitare fughe, usare una piastra di supporto o
smus-sare l'ingresso e l'uscita del foro prima della perforazione.
Shapal-M può essere sottoposta a perforazione ultrasonica.
Preparazione
Shapal-M non è resiliente per cui, quando si lavorano pezzi piccoli o
del-icati, bisogna fare attenzione affinché il carico di bloccaggio sia uniformemente distribuito. Se possibile, usare ganasce morbide.
Segatura
Lavorazione
Maschiatura
Si raccomanda vivamente di dedicare qualche istante allo studio di
come il materiale si comporta durante la lavorazione. A tale proposito,
eseguire alcune semplici operazioni come perforazioni, torniture e
fresature. Queste informazioni offrono una buona base di partenza per
eseguire lavorazioni corrette; non si abbia però timore di esercitarsi con
vari utensili e velocità al fine di conseguire il livello di lavorazione ottimale.
Shapal-M deve essere lavorato con utensili al carburo; non usare
utensili in acciaio ad alta velocità. Si sconsiglia l'uso di utensili in
ceramica.
Tenere sempre affilati gli utensili e controllarli periodicamente durante il
processo di lavorazione. Se l'utensile cigola o è necessaria troppa
forza, fermarsi ed affilare l'utensile.
Come regola generale, eseguire la lavorazione a velocità più basse (in
modo da tener freddo il pezzo) ed usare profondità di taglio più piccole
finché non si acquisisce dimestichezza con la lavorazione del
materiale. Per evitare scheggiature eseguire sempre la lavorazione dal
bordo verso il centro. Va ricordato che il materiale lavorato è fragile, per
cui bisogna evitare sempre urti fisici. È normalmente d'obbligo
mantenere una fini-tura di superficie che permetta di controllare la
velocità di lavorazione.
Eseguire un foro passante di una misura più grande di quella
raccomandata per i metalli (normalmente di 0,1- 0,2 mm più grande).
Smussare entrambe le estremità del foro per evitare scheggiature. Per
dimensioni fino a M4 si possono usare tappi rivestiti in nitruro di titanio.
Per dimensioni più grandi si ottengono risultati migliori eseguendo la
filettatura con punte al carburo. Con Shapal-M si possono usare inserti
filettati come Helicoil/Recoil.
Usare refrigerante in abbondanza
Sebbene Shapal-M sia un materiale per alte temperature, i risultati
migliori di lavorazione si ottengono quando sia il materiale che l'utensile
vengono mantenuti freddi. I fluidi da taglio solubili in acqua
permettonodi migliorare l'azione di taglio. Bloccare e sciacquare la
polvere durante la lavorazione e proteggere le macchine utensili. Se
occorre far ricirco-lare
il fluido, si raccomanda l'uso di un vasetto di decantazione. La pol-vere
prodotta durante la lavorazione è piuttosto abrasiva, per cui vanno
considerati con attenzione gli interventi di pulizia e la manutezione
della macchina.
Usare una lama di graniglia al carburo con un velocità di banda di 30
m/min oppure una ruota da taglio al carburo di silicio.
Molatura e lucidatura
Le mole maggiormente consigliate sono quelle a diamante, ma si
possono usare anche quelle in carburo e alluminio. Usare sempre un
sis-tema di raffreddamento ad acqua.
Avviare la lucidatura con carburo di silicio di grado 400 ed usare quindi
polveri di allumina per la finitura finale.
Considerazioni sulla struttura
Essendo è un materiale friabile, Shapal-M offre il rendimento ottimale
una volta che si sono fatte alcune considerazioni sulla sua struttura.
Ove possibile e opportuno:
● Evitare cambiamenti improvvisi di sezione o spessore
● Evitare bordi affilati; se possibile smussare o arrotondare eventuali
cambiamenti di direzione
● Se possibile, assicurarsi che la distanza tra un foro ed un bordo o
secondo foro sia il doppio del diametro del foro.
● Nelle applicazioni termiche, assicurarsi che lo spessore della parete
sia uniforme, al fine di ridurre le tensioni dovute all'epsan-sione
termica durante il riscaldamento o il raffreddamento.
La RS Components non si assume alcuna responsabilità in merito a perdite di
qualsiasi natura (di qualunque causa e indipendentemente dal fatto che siano dovute
alla negligenza della RS Components), che possono risultare dall’uso delle
informazioni fornite nella documentazione tecnica.
Tornitura
Si consigliano velocità di tornitura fino a 320 giri/minuto per aste di
diametro di 5 e 10 mm, riducendole a 150 giri/minuto per diametri di 25
mm. Le velocità di avanzamento sono di 0,1 mm/giro con una
profondità di taglio di 0,1-0,5 mm.
L'angolo di cremagliera laterale e posteriore e gli angoli di scarico di
estremità e laterali devono essere intorno ai 5°. Il bordo di taglio
laterale raccomandato è 15-45° e il raggio della punta deve essere
superiore a 0,8 mm.
La filettatura può essere eseguita anche a basse velocità di alberino;
una profondità di taglio tipica è 0,025-0,040 mm per percorso.
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