Od otkrića titanijuma 1790. godine, ljudi istražuju njegova izuzetna svojstva više od jednog veka. Godine 1910. prvi put je proizveden metal titanijuma, ali je put ka korišćenju legura titanijuma bio dug i izazovan. Tek 1951. industrijska proizvodnja je postala stvarnost.
Legure titana su poznate po svojoj visokoj specifičnoj čvrstoći, otpornosti na koroziju, otpornosti na visoke temperature i otpornosti na zamor. Teški su samo 60% više od čelika pri istoj zapremini, ali su jači od legiranog čelika. Zbog ovih odličnih svojstava, legure titana se sve više koriste u raznim oblastima, uključujući avijaciju, vazduhoplovstvo, proizvodnju električne energije, nuklearnu energiju, brodarstvo, hemikalije i medicinsku opremu.
Razlozi zbog kojih se legure titana teško obrađuju
Četiri glavne karakteristike titanijumskih legura – niska toplotna provodljivost, značajno očvršćavanje, visok afinitet za reznim alatima i ograničena plastična deformacija – ključni su razlozi zašto su ovi materijali izazovni za obradu. Njihov učinak rezanja je samo oko 20% od čelika koji se lako seče.
Niska toplotna provodljivost
Titanijumske legure imaju toplotnu provodljivost koja je samo oko 16% od 45# čelika. Ova ograničena sposobnost odvođenja toplote tokom obrade dovodi do značajnog porasta temperature na reznoj ivici; u stvari, temperatura vrha tokom obrade može premašiti temperaturu čelika 45# za više od 100%. Ova povišena temperatura lako uzrokuje difuzno habanje reznog alata.
Teško radno kaljenje
Titanijumska legura pokazuje značajan fenomen očvršćavanja, što rezultira izraženijim površinskim očvršćenim slojem u poređenju sa nerđajućim čelikom. To može dovesti do izazova u naknadnoj obradi, kao što je povećano trošenje alata.
Visok afinitet sa reznim alatima
Jaka adhezija sa cementiranim karbidom koji sadrži titan.
Mala plastična deformacija
Modul elastičnosti čelika 45 je otprilike polovica, što dovodi do značajnog povrata elastičnosti i jakog trenja. Osim toga, radni komad je osjetljiv na deformaciju stezanja.
Tehnološki savjeti za obradu titanijumskih legura
Na osnovu našeg razumijevanja mehanizama obrade titanijumskih legura i prethodnih iskustava, evo glavnih tehnoloških preporuka za obradu ovih materijala:
- Koristite noževe sa geometrijom pozitivnog ugla da biste smanjili silu rezanja, smanjili toplotu rezanja i smanjili deformaciju radnog komada.
- Održavajte konstantan pomak kako biste spriječili otvrdnjavanje radnog predmeta. Alat treba uvijek biti u pogonu tokom procesa rezanja. Za glodanje, radijalna dubina rezanja (ae) treba da bude 30% poluprečnika alata.
- Koristite tečnosti za sečenje pod visokim pritiskom i visokim protokom kako biste osigurali termičku stabilnost tokom obrade, sprečavajući degeneraciju površine i oštećenje alata usled previsokih temperatura.
- Držite oštricu oštrice. Tupi alati mogu dovesti do akumulacije topline i povećanog trošenja, značajno povećavajući rizik od kvara alata.
- Mašinske legure titanijuma u svom najmekšem stanju kad god je to moguće.CNC mašinska obradapostaje teže nakon stvrdnjavanja, jer toplinska obrada povećava čvrstoću materijala i ubrzava habanje oštrice.
- Koristite veliki radijus vrha ili ikonicu prilikom rezanja kako biste maksimalno povećali kontaktnu površinu oštrice. Ova strategija može smanjiti silu rezanja i toplinu u svakoj točki, pomažući da se spriječi lokalni lom. Prilikom glodanja titanijumskih legura, brzina rezanja ima najznačajniji uticaj na vijek trajanja alata, a zatim radijalna dubina rezanja.
Riješite probleme obrade titana počevši od oštrice.
Habanje žljeba noža koje nastaje prilikom obrade titanijumskih legura je lokalizovano habanje koje se dešava duž zadnje i prednje strane sečiva, prateći pravac dubine rezanja. Ovo trošenje je često uzrokovano stvrdnutim slojem koji je ostao od prethodnih procesa obrade. Dodatno, pri temperaturama obrade većim od 800°C, hemijske reakcije i difuzija između alata i materijala radnog komada doprinose nastanku trošenja žljebova.
Tokom obrade, molekuli titanijuma iz radnog komada mogu se akumulirati ispred oštrice zbog visokog pritiska i temperature, što dovodi do fenomena poznatog kao nagomilana ivica. Kada se ova izgrađena ivica odvoji od oštrice, može ukloniti karbidni premaz na oštrici. Kao rezultat toga, obrada legura titanijuma zahteva upotrebu specijalizovanih materijala i geometrije oštrice.
Struktura alata pogodna za obradu titanijuma
Obrada titanijumskih legura prvenstveno se vrti oko upravljanja toplinom. Da bi se toplota efikasno odvodila, značajna količina tečnosti za sečenje pod visokim pritiskom mora se precizno i brzo naneti na reznu ivicu. Osim toga, dostupni su specijalizirani dizajni glodala koji su posebno prilagođeni za obradu legure titana.
Polazeći od specifične metode obrade
Okretanje
Proizvodi od legure titanijuma mogu postići dobru hrapavost površine tokom tokarenja, a radno očvršćavanje nije ozbiljno. Međutim, temperatura rezanja je visoka, što dovodi do brzog trošenja alata. Da bismo odgovorili na ove karakteristike, prvenstveno se fokusiramo na sljedeće mjere u pogledu alata i parametara rezanja:
Materijali alata:Na osnovu postojećih uslova u fabrici, odabiru se materijali alata YG6, YG8 i YG10HT.
Geometrijski parametri alata:odgovarajući prednji i zadnji uglovi alata, zaokruživanje vrha alata.
Prilikom okretanja vanjskog kruga, važno je održavati nisku brzinu rezanja, umjereni pomak, dublju dubinu rezanja i adekvatno hlađenje. Vrh alata ne bi trebao biti viši od sredine radnog komada, jer to može dovesti do zaglavljivanja. Dodatno, prilikom završne obrade i tokarenja tankozidnih dijelova, glavni ugao otklona alata općenito bi trebao biti između 75 i 90 stupnjeva.
Glodanje
Glodanje proizvoda od legure titana je teže od struganja, jer je glodanje povremeno sečenje, a strugotine se lako lijepe za oštricu. Kada se ljepljivi zupci ponovo usijeku u radni predmet, ljepljivi strugoti se otkinu i mali komad alatnog materijala se odvoji, što rezultira lomljenjem, što uvelike smanjuje trajnost alata.
Metoda mljevenja:uglavnom koriste glodanje.
Materijal alata:brzorezni čelik M42.
Glodanje se obično ne koristi za obradu legiranog čelika. To je uglavnom zbog utjecaja razmaka između zavrtnja alatne mašine i matice. Tokom glodanja naniže, kako glodalo zahvati radni komad, sila komponente u smjeru pomicanja poravnava se sa samim smjerom uvlačenja. Ovo poravnanje može dovesti do povremenog pomeranja stola radnog predmeta, povećavajući rizik od loma alata.
Osim toga, kod glodanja, zubi rezača nailaze na tvrdi sloj na rubu rezanja, što može uzrokovati oštećenje alata. U obrnutom glodanju, strugotine prelaze iz tankog u debelu, čineći početnu fazu rezanja sklonom suhom trenju između alata i radnog komada. To može pogoršati prianjanje strugotina i lomljenje alata.
Da bi se postiglo glatko glodanje titanijumskih legura, treba uzeti u obzir nekoliko razmatranja: smanjenje prednjeg ugla i povećanje zadnjeg ugla u poređenju sa standardnim glodalima. Preporučljivo je koristiti manje brzine glodanja i odlučiti se za glodala s oštrim zubima, a izbjegavati glodala s lopatom.
Tapkanje
Prilikom kuckanja proizvoda od legure titanijuma, sitni komadići se lako mogu zalijepiti za oštricu i radni komad. To dovodi do povećane hrapavosti površine i okretnog momenta. Nepravilan odabir i upotreba slavina može uzrokovati otvrdnuće pri radu, rezultirati vrlo niskom efikasnošću obrade i povremeno dovesti do loma slavine.
Da biste optimizirali tapkanje, preporučljivo je da odredite prioritet korištenjem preskočenog tapkanja s jednom niti na mjestu. Broj zubaca na slavini trebao bi biti manji od broja standardne slavine, obično oko 2 do 3 zuba. Poželjan je veći ugao konusa rezanja, sa konusnim delom koji obično meri 3 do 4 dužine navoja. Da bi se pomoglo u uklanjanju strugotine, negativan ugao nagiba se također može brusiti na rezni konus. Korištenje kraćih slavina može poboljšati krutost konusa. Dodatno, obrnuti konus bi trebao biti nešto veći od standardnog kako bi se smanjilo trenje između konusa i radnog komada.
Razvrtanje
Prilikom razvrtanja legure titanijuma, habanje alata generalno nije jako, što omogućava upotrebu razvrtača od karbida i brzoreznog čelika. Prilikom upotrebe karbidnih razvrtača, bitno je osigurati krutost procesnog sistema, sličnu onoj koja se koristi u bušenju, kako bi se spriječilo pucanje razvrtača.
Glavni izazov u razvrtanju rupa od legure titanijuma je postizanje glatke završne obrade. Kako bi se izbjeglo da se oštrica zalijepi za zid rupe, širinu oštrice razvrtača treba pažljivo suziti pomoću uljanog kamena, a da pritom bude dovoljna čvrstoća. Obično bi širina oštrice trebala biti između 0,1 mm i 0,15 mm.
Prijelaz između rezne ivice i dijela za kalibraciju trebao bi imati glatki luk. Redovno održavanje je neophodno nakon što dođe do habanja, osiguravajući da veličina luka svakog zuba ostane dosljedna. Ako je potrebno, dio za kalibraciju može se povećati za bolje performanse.
Bušenje
Bušenje titanijumskih legura predstavlja značajne izazove, često uzrokujući gorenje ili lomljenje burgija tokom obrade. Ovo je prvenstveno rezultat problema kao što su nepravilno brušenje burgije, nedovoljno uklanjanje strugotine, neadekvatno hlađenje i loša krutost sistema.
Za efikasno bušenje titanijumskih legura, bitno je da se fokusirate na sledeće faktore: obezbedite pravilno brušenje burgije, koristite veći gornji ugao, smanjite prednji ugao spoljne ivice, povećajte zadnji ugao spoljne ivice i podesite zadnji konus tako da bude 2 do 3 puta više od standardne burgije. Važno je često uvlačiti alat kako biste brzo uklonili strugotine, a istovremeno pratite oblik i boju strugotine. Ako strugotine izgledaju pernato ili ako im se boja promijeni tokom bušenja, to znači da burgija postaje tupa i da je treba zamijeniti ili naoštriti.
Dodatno, bušilica mora biti bezbedno pričvršćena za radni sto, sa oštricom za vođenje blizu površine obrade. Preporučljivo je koristiti kratku burgiju kad god je to moguće. Kada se koristi ručno ubacivanje, treba paziti da se svrdlo ne napreduje ili povlači unutar rupe. To može uzrokovati trljanje oštrice burgije o površinu za obradu, što dovodi do očvršćavanja i otupljenja burgije.
Brušenje
Uobičajeni problemi koji se javljaju prilikom mljevenjaCNC dijelovi od legure titanauključuju začepljenje brusnih ploča zbog zaglavljenih strugotina i površinskih opekotina na dijelovima. To se događa jer legure titana imaju slabu toplinsku provodljivost, što dovodi do visokih temperatura u zoni mljevenja. To, zauzvrat, uzrokuje vezu, difuziju i jake kemijske reakcije između legure titana i abrazivnog materijala.
Prisutnost ljepljivih strugotina i začepljenih brusnih ploča značajno smanjuje omjer mljevenja. Dodatno, difuzija i hemijske reakcije mogu dovesti do površinskih opekotina na radnom komadu, u konačnici smanjujući čvrstoću dijela na zamor. Ovaj problem je posebno izražen pri mljevenju odljevaka od titanijumskih legura.
Da bi se ovaj problem riješio, preduzete su sljedeće mjere:
Odaberite odgovarajući materijal brusne ploče: zeleni silicijum karbid TL. Nešto manja tvrdoća brusne ploče: ZR1.
Rezanje materijala od legure titanijuma mora se kontrolisati kroz materijale alata, tečnosti za sečenje i parametre obrade kako bi se poboljšala ukupna efikasnost obrade.
Ako želite znati više ili upit, slobodno kontaktirajteinfo@anebon.com
Vruća prodaja: tvornica u Kini za proizvodnjuCNC komponente za tokarenjei Mali CNCKomponente za glodanje.
Anebon se fokusira na širenje na međunarodnom tržištu i uspostavio je snažnu bazu kupaca u evropskim zemljama, SAD-u, Bliskom istoku i Africi. Kompanija postavlja kvalitet kao temelj i garantuje odličnu uslugu koja će zadovoljiti potrebe svih kupaca.
Vrijeme objave: 29.10.2024