От откриването на титана през 1790 г. хората изследват неговите необикновени свойства повече от век. През 1910 г. за първи път е произведен титанов метал, но пътуването към използването на титанови сплави е дълго и предизвикателно. Едва през 1951 г. индустриалното производство става реалност.
Титановите сплави са известни със своята висока специфична якост, устойчивост на корозия, устойчивост на висока температура и устойчивост на умора. Те тежат само 60% от стоманата при същия обем, но са по-здрави от легираната стомана. Благодарение на тези отлични свойства, титановите сплави се използват все повече в различни области, включително авиация, космонавтика, производство на електроенергия, ядрена енергия, корабоплаване, химикали и медицинско оборудване.
Причини, поради които титановите сплави са трудни за обработка
Четирите основни характеристики на титановите сплави - ниска топлопроводимост, значително втвърдяване при работа, висок афинитет към режещи инструменти и ограничена пластична деформация - са ключови причини, поради които тези материали са предизвикателство за обработка. Тяхната производителност на рязане е само около 20% от тази на лесната за рязане стомана.
Ниска топлопроводимост
Титановите сплави имат топлопроводимост, която е само около 16% от тази на стоманата 45#. Тази ограничена способност за отвеждане на топлина по време на обработка води до значително повишаване на температурата на режещия ръб; всъщност температурата на върха по време на обработка може да надвиши тази на стомана 45# с повече от 100%. Тази висока температура лесно причинява дифузно износване на режещия инструмент.
Тежка работна закалка
Титановата сплав проявява значително явление на работно втвърдяване, което води до по-изразен повърхностен втвърдяващ слой в сравнение с неръждаемата стомана. Това може да доведе до предизвикателства при последващата обработка, като например повишено износване на инструменталната екипировка.
Висок афинитет с режещи инструменти
Силна адхезия с циментиран карбид, съдържащ титан.
Малка пластична деформация
Еластичният модул на стомана 45 е приблизително наполовина, което води до значително еластично възстановяване и силно триене. Освен това детайлът е податлив на деформация при затягане.
Технологични съвети за обработка на титанови сплави
Въз основа на нашето разбиране за механизмите за обработка на титанови сплави и предишен опит, ето основните технологични препоръки за обработка на тези материали:
- Използвайте остриета с геометрия на положителен ъгъл, за да минимизирате силите на рязане, да намалите топлината при рязане и да намалите деформацията на детайла.
- Поддържайте постоянна скорост на подаване, за да предотвратите втвърдяване на детайла. Инструментът винаги трябва да е в захранването по време на процеса на рязане. За фрезоване радиалната дълбочина на рязане (ae) трябва да бъде 30% от радиуса на инструмента.
- Използвайте флуиди за рязане под високо налягане и висок поток, за да осигурите термична стабилност по време на обработка, предотвратявайки дегенерация на повърхността и повреда на инструмента поради прекомерни температури.
- Дръжте ръба на острието остър. Тъпите инструменти могат да доведат до натрупване на топлина и повишено износване, което значително повишава риска от повреда на инструмента.
- Обработвайте титанови сплави в най-мекото им състояние, когато е възможно.CNC машинна обработкастава по-трудно след втвърдяване, тъй като топлинната обработка увеличава здравината на материала и ускорява износването на острието.
- Използвайте голям радиус на върха или фаска, когато режете, за да увеличите максимално контактната площ на острието. Тази стратегия може да намали силите на рязане и топлината във всяка точка, като помага за предотвратяване на локално счупване. При фрезоване на титанови сплави скоростта на рязане има най-значително влияние върху живота на инструмента, следвана от радиалната дълбочина на рязане.
Решете проблемите с обработката на титан, като започнете с острието.
Износването на жлеба на острието, което възниква по време на обработката на титанови сплави, е локализирано износване, което се случва по задната и предната част на острието, следвайки посоката на дълбочината на рязане. Това износване често се причинява от втвърден слой, останал от предишни процеси на обработка. Освен това, при температури на обработка, надвишаващи 800°C, химичните реакции и дифузията между инструмента и материала на обработвания детайл допринасят за образуването на износване на канала.
По време на обработка титанови молекули от детайла могат да се натрупат пред острието поради високо налягане и температура, което води до феномен, известен като натрупан ръб. Когато този натрупан ръб се отдели от острието, той може да премахне карбидното покритие върху острието. В резултат на това обработката на титанови сплави налага използването на специализирани материали и геометрия на остриетата.
Структура на инструмента, подходяща за обработка на титан
Обработката на титанови сплави се върти основно около управлението на топлината. За ефективно разсейване на топлината, значително количество течност за рязане под високо налягане трябва да се приложи точно и бързо към режещия ръб. Освен това има специализирани дизайни на фрези, които са специално пригодени за обработка на титанови сплави.
Започвайки от конкретния метод на обработка
Обръщане
Продуктите от титанови сплави могат да постигнат добра грапавост на повърхността по време на струговане и втвърдяването при работа не е тежко. Температурата на рязане обаче е висока, което води до бързо износване на инструмента. За да отговорим на тези характеристики, ние се фокусираме основно върху следните мерки по отношение на инструментите и параметрите на рязане:
Инструментални материали:Въз основа на съществуващите условия във фабриката са избрани инструментални материали YG6, YG8 и YG10HT.
Геометрични параметри на инструмента:подходящ преден и заден ъгъл на инструмента, заобляне на върха на инструмента.
При завъртане на външния кръг е важно да поддържате ниска скорост на рязане, умерена скорост на подаване, по-голяма дълбочина на рязане и адекватно охлаждане. Върхът на инструмента не трябва да е по-висок от центъра на детайла, тъй като това може да доведе до засядане. Освен това, когато завършвате и струговате тънкостенни части, основният ъгъл на отклонение на инструмента обикновено трябва да бъде между 75 и 90 градуса.
Фрезоване
Фрезоването на продукти от титанови сплави е по-трудно от струговането, тъй като фрезоването е периодично рязане и чиповете лесно се залепват към острието. Когато залепващите зъбци се врязват отново в детайла, залепващите стърготини се отбиват и малко парче материал от инструмента се отделя, което води до отчупване, което значително намалява издръжливостта на инструмента.
Метод на смилане:обикновено използвайте фрезоване.
Материал на инструмента:бързорежеща стомана M42.
Фрезоването обикновено не се използва за обработка на легирана стомана. Това се дължи главно на влиянието на празнината между водещия винт на машината и гайката. По време на фрезоване надолу, когато фрезата се зацепи с детайла, силата на компонента в посоката на подаване се изравнява със самата посока на подаване. Това подравняване може да доведе до периодично движение на масата на детайла, увеличавайки риска от счупване на инструмента.
Освен това при фрезоване надолу режещите зъби се натъкват на твърд слой на режещия ръб, което може да причини повреда на инструмента. При обратното фрезоване стружките преминават от тънки към дебели, което прави началната фаза на рязане склонна към сухо триене между инструмента и детайла. Това може да влоши залепването на стружки и натрошаването на инструмента.
За да се постигне по-гладко фрезоване на титанови сплави, трябва да се вземат предвид няколко съображения: намаляване на предния ъгъл и увеличаване на задния ъгъл в сравнение със стандартните фрези. Препоръчително е да използвате по-ниски скорости на фрезоване и да изберете фрези с остри зъби, като същевременно избягвате фрези с лопатови зъби.
Почукване
При нарязване на продукти от титаниева сплав малките стружки могат лесно да залепнат по острието и детайла. Това води до повишена грапавост на повърхността и въртящ момент. Неправилният избор и използване на кранове може да причини втвърдяване при работа, да доведе до много ниска ефективност на обработка и понякога да доведе до счупване на кран.
За да оптимизирате докосването, препоръчително е да дадете приоритет, като използвате пропуснато докосване с една нишка на място. Броят на зъбите на крана трябва да е по-малък от този на стандартен кран, обикновено около 2 до 3 зъба. Предпочита се по-голям ъгъл на конус на рязане, като конусният участък обикновено е с дължина от 3 до 4 резби. За да се подпомогне отстраняването на стружки, отрицателен ъгъл на наклон може също да се шлайфа върху режещия конус. Използването на по-къси кранове може да подобри твърдостта на конуса. Освен това обратният конус трябва да е малко по-голям от стандартния, за да се намали триенето между конуса и детайла.
Разширяване
При разстъргване на титанова сплав износването на инструмента обикновено не е силно, което позволява използването както на карбидни, така и на високоскоростни стоманени райбери. Когато използвате твърдосплавни райбери, от съществено значение е да се осигури твърдостта на технологичната система, подобна на тази, използвана при пробиване, за да се предотврати натрошаване на райбера.
Основното предизвикателство при пробиването на отвори от титаниева сплав е постигането на гладко покритие. За да избегнете залепването на острието за стената на отвора, ширината на острието на райбера трябва внимателно да се стесни с помощта на маслен камък, като същевременно се осигури достатъчна здравина. Обикновено ширината на острието трябва да бъде между 0,1 mm и 0,15 mm.
Преходът между режещия ръб и участъка за калибриране трябва да има гладка дъга. Необходима е редовна поддръжка след износване, като се гарантира, че размерът на дъгата на всеки зъб остава постоянен. Ако е необходимо, секцията за калибриране може да бъде увеличена за по-добра производителност.
Пробиване
Пробиването на титанови сплави представлява значителни предизвикателства, като често причинява изгаряне или счупване на свредлата по време на обработката. Това се дължи основно на проблеми като неправилно шлайфане на свредлата, недостатъчно отстраняване на стружки, неадекватно охлаждане и лоша твърдост на системата.
За ефективно пробиване на титанови сплави е важно да се съсредоточите върху следните фактори: осигурете правилно шлайфане на свредлото, използвайте по-голям горен ъгъл, намалете предния ъгъл на външния ръб, увеличете задния ъгъл на външния ръб и регулирайте задния конус, за да бъде 2 до 3 пъти повече от стандартното свредло. Важно е често да прибирате инструмента, за да отстранявате стружки бързо, като същевременно наблюдавате формата и цвета на стружките. Ако стружките изглеждат пернати или цветът им се промени по време на пробиване, това означава, че свредлото се изтъпява и трябва да се смени или заточи.
Освен това приспособлението за бормашина трябва да бъде надеждно фиксирано към работната маса, като водещият нож е близо до обработваната повърхност. Препоръчително е да използвате късо свредло, когато е възможно. Когато се използва ръчно подаване, трябва да се внимава свредлото да не се придвижва напред или назад в отвора. Това може да доведе до триене на свредлото в обработваната повърхност, което да доведе до втвърдяване при работа и затъпяване на свредлото.
Смилане
Често срещани проблеми при смиланеCNC части от титанова сплаввключват запушване на шлифовъчния диск поради заседнали стружки и повърхностни изгаряния на частите. Това се случва, защото титановите сплави имат лоша топлопроводимост, което води до високи температури в зоната на смилане. Това от своя страна предизвиква свързване, дифузия и силни химични реакции между титановата сплав и абразивния материал.
Наличието на лепкави стружки и запушени шлифовъчни дискове значително намалява коефициента на смилане. Освен това, дифузията и химичните реакции могат да доведат до повърхностни изгаряния на детайла, което в крайна сметка намалява якостта на умора на детайла. Този проблем е особено изразен при шлайфане на отливки от титанови сплави.
За решаването на този проблем се предприемат следните мерки:
Изберете подходящия материал за шлифовъчен диск: зелен силициев карбид TL. Малко по-ниска твърдост на шлифовъчния диск: ZR1.
Рязането на материали от титанови сплави трябва да се контролира чрез инструментални материали, флуиди за рязане и параметри на обработка, за да се подобри общата ефективност на обработката.
Ако искате да научите повече или да направите запитване, не се колебайте да се свържетеinfo@anebon.com
Гореща разпродажба: Фабрика за производство в КитайКомпоненти за CNC стругованеи малък ЦПУФрезови компоненти.
Anebon се фокусира върху разширяване на международния пазар и е създала силна клиентска база в европейски страни, САЩ, Близкия изток и Африка. Компанията дава приоритет на качеството като своя основа и гарантира отлично обслужване, за да отговори на нуждите на всички клиенти.
Време на публикуване: 29 октомври 2024 г