Siden opdagelsen af titanium i 1790 har mennesker udforsket dets ekstraordinære egenskaber i over et århundrede. I 1910 blev titaniummetal først produceret, men rejsen mod at bruge titanlegeringer var lang og udfordrende. Det var først i 1951, at industriel produktion blev en realitet.
Titaniumlegeringer er kendt for deres høje specifikke styrke, korrosionsbestandighed, højtemperaturbestandighed og træthedsbestandighed. De vejer kun 60 % så meget som stål med samme volumen, men er stærkere end legeret stål. På grund af disse fremragende egenskaber bliver titanlegeringer i stigende grad brugt på forskellige områder, herunder luftfart, rumfart, elproduktion, atomenergi, skibsfart, kemikalier og medicinsk udstyr.
Årsager til, at titanlegeringer er svære at behandle
De fire hovedkarakteristika ved titanlegeringer - lav termisk ledningsevne, betydelig arbejdshærdning, en høj affinitet for skærende værktøjer og begrænset plastisk deformation - er nøgleårsagerne til, at disse materialer er udfordrende at behandle. Deres skæreevne er kun omkring 20 % af stål, der er let at skære.
Lav varmeledningsevne
Titaniumlegeringer har en termisk ledningsevne, der kun er omkring 16% af den for 45# stål. Denne begrænsede evne til at lede varme væk under forarbejdning fører til en betydelig temperaturstigning ved skærkanten; faktisk kan spidstemperaturen under forarbejdning overstige den for 45# stål med mere end 100%. Denne forhøjede temperatur forårsager let diffust slid på skæreværktøjet.
Alvorlig arbejdshærdning
Titaniumlegering udviser et betydeligt hærdningsfænomen, hvilket resulterer i et mere udtalt overfladehærdende lag sammenlignet med rustfrit stål. Dette kan føre til udfordringer i den efterfølgende bearbejdning, såsom øget slid på værktøj.
Høj affinitet med skærende værktøjer
Kraftig vedhæftning med titaniumholdig hårdmetal.
Lille plastisk deformation
Elasticitetsmodulet for 45 stål er cirka det halve, hvilket fører til betydelig elastisk genopretning og alvorlig friktion. Derudover er emnet modtageligt for klemdeformation.
Teknologiske tips til bearbejdning af titanlegeringer
Baseret på vores forståelse af bearbejdningsmekanismerne for titanlegeringer og tidligere erfaringer, er her de vigtigste teknologiske anbefalinger til bearbejdning af disse materialer:
- Brug klinger med en positiv vinkelgeometri for at minimere skærekræfter, reducere skærevarme og mindske deformation af emnet.
- Oprethold en konstant tilspænding for at forhindre hærdning af emnet. Værktøjet skal altid være i foder under skæreprocessen. Ved fræsning skal den radiale skæredybde (ae) være 30 % af værktøjets radius.
- Anvend højtryks- og højflow-skærevæsker for at sikre termisk stabilitet under bearbejdning, hvilket forhindrer overfladedegeneration og værktøjsskader på grund af for høje temperaturer.
- Hold klingekanten skarp. Sløve værktøj kan føre til varmeakkumulering og øget slid, hvilket markant øger risikoen for værktøjsfejl.
- Bearbejd titanlegeringer i deres blødeste tilstand, når det er muligt.CNC-bearbejdningbliver sværere efter hærdning, da varmebehandling øger materialets styrke og fremskynder knivslid.
- Brug en stor spidsradius eller affasning, når du skærer for at maksimere klingens kontaktareal. Denne strategi kan reducere skærekræfter og varme på hvert punkt, hvilket hjælper med at forhindre lokalt brud. Ved fræsning af titanlegeringer har skærehastigheden den største indflydelse på værktøjets levetid, efterfulgt af den radiale skæredybde.
Løs titaniumbehandlingsproblemer ved at starte med klingen.
Slid på bladets rille, der opstår under forarbejdning af titanlegeringer, er lokalt slid, der sker langs bagsiden og forsiden af bladet, efter skæredybdens retning. Dette slid er ofte forårsaget af et hærdet lag tilbage fra tidligere bearbejdningsprocesser. Derudover bidrager kemiske reaktioner og diffusion mellem værktøjet og emnematerialet til dannelsen af rilleslid ved bearbejdningstemperaturer over 800°C.
Under bearbejdning kan titaniummolekyler fra emnet samle sig foran klingen på grund af højt tryk og temperatur, hvilket fører til et fænomen kendt som en opbygget kant. Når denne opbyggede kant løsner sig fra klingen, kan den fjerne hårdmetalbelægningen på klingen. Som et resultat heraf kræver behandling af titanlegeringer brugen af specialiserede bladmaterialer og geometrier.
Værktøjsstruktur velegnet til titaniumbearbejdning
Forarbejdningen af titanlegeringer drejer sig primært om håndtering af varme. For effektivt at sprede varme skal en betydelig mængde højtryksskærevæske påføres nøjagtigt og hurtigt på skærkanten. Derudover er der specialiserede fræserdesigns tilgængelige, som er specielt skræddersyet til titanlegeringsbearbejdning.
Med udgangspunkt i den specifikke bearbejdningsmetode
Drejning
Titaniumlegeringsprodukter kan opnå god overfladeruhed under drejning, og arbejdshærdningen er ikke alvorlig. Skæretemperaturen er dog høj, hvilket medfører hurtig værktøjsslid. For at imødegå disse egenskaber fokuserer vi primært på følgende foranstaltninger vedrørende værktøjer og skæreparametre:
Værktøjsmaterialer:Ud fra fabrikkens eksisterende forhold vælges YG6, YG8 og YG10HT værktøjsmaterialer.
Værktøjsgeometriparametre:passende værktøjs for- og bagvinkler, værktøjstip afrunding.
Når du drejer den ydre cirkel, er det vigtigt at opretholde en lav skærehastighed, en moderat tilspænding, en dybere skæredybde og tilstrækkelig afkøling. Værktøjsspidsen bør ikke være højere end midten af emnet, da dette kan føre til, at det sætter sig fast. Derudover skal værktøjets hovedafbøjningsvinkel generelt være mellem 75 og 90 grader ved efterbehandling og drejning af tyndvæggede dele.
Fræsning
Fræsning af titanlegeringsprodukter er sværere end drejning, fordi fræsning er intermitterende skæring, og spånerne er nemme at klæbe til klingen. Når de klæbrige tænder skærer ind i arbejdsemnet igen, slås de klæbrige spåner af, og et lille stykke værktøjsmateriale fjernes, hvilket resulterer i spåner, som i høj grad reducerer værktøjets holdbarhed.
Fræsemetode:generelt bruge dunfræsning.
Værktøjsmateriale:højhastighedsstål M42.
Nedfræsning bruges typisk ikke til forarbejdning af legeret stål. Dette skyldes hovedsageligt påvirkningen af mellemrummet mellem værktøjsmaskinens ledeskrue og møtrikken. Under nedfræsning, når fræseren går i indgreb med emnet, flugter komponentkraften i fremføringsretningen med selve fremføringsretningen. Denne justering kan føre til intermitterende bevægelse af emnebordet, hvilket øger risikoen for værktøjsbrud.
Derudover støder skæretænderne ved nedfræsning på et hårdt lag ved skærkanten, hvilket kan forårsage værktøjsskader. Ved omvendt fræsning går spånerne over fra tynde til tykke, hvilket gør den indledende skærefase tilbøjelig til tør friktion mellem værktøjet og emnet. Dette kan forværre spånvedhæftning og afskalning af værktøjet.
For at opnå en mere jævn fræsning af titanlegeringer bør flere overvejelser tages i betragtning: at reducere frontvinklen og øge bagvinklen sammenlignet med standardfræsere. Det er tilrådeligt at bruge lavere fræsehastigheder og vælge fræsere med skarpe tænder, samtidig med at man undgår skovltandsfræsere.
Tapping
Ved tapning af titanlegeringsprodukter kan små spåner nemt sætte sig fast på klingen og emnet. Dette fører til øget overfladeruhed og drejningsmoment. Forkert valg og brug af haner kan forårsage arbejdshærdning, resultere i meget lav forarbejdningseffektivitet og lejlighedsvis føre til hanebrud.
For at optimere tapningen er det tilrådeligt at prioritere at bruge en en-tråds-på-stedet sprunget hane. Antallet af tænder på vandhanen bør være færre end for en standardhane, typisk omkring 2 til 3 tænder. En større skærende tilspidsningsvinkel foretrækkes, hvor den tilspidsede sektion generelt måler 3 til 4 gevindlængder. For at hjælpe med fjernelse af spåner kan en negativ hældningsvinkel også slibes på skærekonusen. Brug af kortere haner kan øge konusens stivhed. Derudover skal den omvendte konus være lidt større end standard for at reducere friktionen mellem konusen og arbejdsemnet.
Rømmer
Ved oprømning af titanlegering er værktøjsslitage generelt ikke voldsomt, hvilket giver mulighed for brug af både hårdmetal- og højhastighedsstålrømmere. Ved brug af hårdmetalrømmere er det vigtigt at sikre processystemets stivhed, svarende til den, der bruges ved boring, for at forhindre flisning af riveren.
Den største udfordring ved at rive huller af titanlegering er at opnå en glat finish. For at undgå, at bladet klæber til hulvæggen, skal bredden af rømmekniven indsnævres omhyggeligt med en oliesten, mens der stadig sikres tilstrækkelig styrke. Typisk skal klingebredden være mellem 0,1 mm og 0,15 mm.
Overgangen mellem skærkanten og kalibreringssektionen skal have en jævn bue. Regelmæssig vedligeholdelse er nødvendig efter slid, hvilket sikrer, at buestørrelsen for hver tand forbliver ensartet. Om nødvendigt kan kalibreringssektionen forstørres for bedre ydeevne.
Boring
Boring af titanlegeringer giver betydelige udfordringer, hvilket ofte får bor til at brænde eller knække under forarbejdning. Dette skyldes primært problemer som forkert slibning af bor, utilstrækkelig spånfjernelse, utilstrækkelig køling og dårlig systemstivhed.
For effektivt at bore titanlegeringer er det vigtigt at fokusere på følgende faktorer: Sørg for korrekt slibning af boret, brug en større topvinkel, reducer den ydre kants forreste vinkel, øg den ydre kants bagsidevinkel, og juster bagtilspidsningen til at være 2 til 3 gange så meget som et standardbor. Det er vigtigt ofte at trække værktøjet tilbage for at fjerne spåner med det samme, mens du også overvåger spånernes form og farve. Hvis spånerne ser fjeragtige ud, eller hvis deres farve ændrer sig under boring, indikerer det, at boret er ved at blive sløvt og bør udskiftes eller slibes.
Derudover skal borejiggen fastgøres sikkert til arbejdsbænken med styrebladet tæt på bearbejdningsoverfladen. Det er tilrådeligt at bruge et kort bor, når det er muligt. Når der anvendes manuel fremføring, skal man passe på ikke at fremføre eller trække boret tilbage i hullet. Hvis du gør det, kan det få borebladet til at gnide mod bearbejdningsoverfladen, hvilket fører til hærdning og sløvning af boret.
Slibning
Almindelige problemer, der opstår under slibningCNC titanium legering deleomfatte tilstopning af slibeskiven på grund af fastsiddende spåner og overfladeforbrændinger på delene. Dette sker, fordi titanlegeringer har dårlig varmeledningsevne, hvilket fører til høje temperaturer i slibezonen. Dette forårsager igen binding, diffusion og stærke kemiske reaktioner mellem titanlegeringen og det slibende materiale.
Tilstedeværelsen af klæbrige spåner og tilstoppede slibeskiver reducerer slibeforholdet betydeligt. Derudover kan diffusion og kemiske reaktioner resultere i overfladeforbrændinger på emnet, hvilket i sidste ende reducerer delens træthedsstyrke. Dette problem er især udtalt ved slibning af titanlegeringsstøbegods.
For at løse dette problem er de trufne foranstaltninger:
Vælg det passende slibeskivemateriale: grøn siliciumcarbid TL. Lidt lavere slibeskivehårdhed: ZR1.
Skæringen af titanlegeringsmaterialer skal kontrolleres gennem værktøjsmaterialer, skærevæsker og forarbejdningsparametre for at forbedre den samlede forarbejdningseffektivitet.
Hvis du vil vide mere eller forespørgsel, er du velkommen til at kontakteinfo@anebon.com
Hot Sale: Fabrik i Kina producererCNC drejningskomponenterog lille CNCFræsekomponenter.
Anebon fokuserer på at ekspandere på det internationale marked og har etableret en stærk kundebase i europæiske lande, USA, Mellemøsten og Afrika. Virksomheden prioriterer kvalitet som sit fundament og garanterer fremragende service for at imødekomme alle kunders behov.
Indlægstid: 29. oktober 2024