Sen jälkeen kun titaani löydettiin vuonna 1790, ihmiset ovat tutkineet sen poikkeuksellisia ominaisuuksia yli vuosisadan ajan. Vuonna 1910 titaanimetallia valmistettiin ensimmäisen kerran, mutta matka kohti titaaniseosten käyttöä oli pitkä ja haastava. Vasta vuonna 1951 teollisuustuotannosta tuli todellisuutta.
Titaaniseokset tunnetaan korkeasta ominaislujuudestaan, korroosionkestävyydestään, korkeiden lämpötilojen kestävyydestään ja väsymyksestään. Ne painavat vain 60 % yhtä paljon kuin teräs samalla tilavuudella, mutta ovat vahvempia kuin seosteräs. Näiden erinomaisten ominaisuuksien ansiosta titaaniseoksia käytetään yhä enemmän eri aloilla, mukaan lukien ilmailu, ilmailu, sähköntuotanto, ydinenergia, merenkulku, kemikaalit ja lääketieteelliset laitteet.
Syitä, miksi titaaniseoksia on vaikea käsitellä
Titaaniseosten neljä pääominaisuutta – alhainen lämmönjohtavuus, merkittävä työkarkaisu, korkea affiniteetti leikkaustyökaluihin ja rajoitettu plastinen muodonmuutos – ovat keskeisiä syitä siihen, miksi näitä materiaaleja on haastava käsitellä. Niiden leikkausteho on vain noin 20 % helposti leikattavan teräksen leikkaustehosta.
Alhainen lämmönjohtavuus
Titaaniseosten lämmönjohtavuus on vain noin 16 % 45# teräksen lämmönjohtavuudesta. Tämä rajoitettu kyky johtaa lämpöä pois prosessoinnin aikana johtaa merkittävään lämpötilan nousuun leikkuureunassa; itse asiassa kärjen lämpötila käsittelyn aikana voi ylittää 45# teräksen lämpötilan yli 100 %. Tämä kohonnut lämpötila aiheuttaa helposti leikkaustyökalun hajakulumista.
Kovaa työntekoa
Titaaniseoksella on merkittävä työkarkaisuilmiö, mikä johtaa selvempään pintakarkaisuun verrattuna ruostumattomaan teräkseen. Tämä voi johtaa haasteisiin myöhemmässä käsittelyssä, kuten työkalujen lisääntyneeseen kulumiseen.
Korkea affiniteetti leikkaustyökaluilla
Vahva tarttuvuus titaanipitoisella kovametallilla.
Pieni plastinen muodonmuutos
45-teräksen kimmokerroin on noin puolet, mikä johtaa merkittävään kimmoisuuden palautumiseen ja kovaan kitkaan. Lisäksi työkappale on herkkä puristusmuodonmuutokselle.
Teknisiä vinkkejä titaaniseosten koneistukseen
Perustuen ymmärryksemme titaaniseosten työstömekanismeista ja aikaisempaan kokemukseemme, tässä on tärkeimmät teknologiset suositukset näiden materiaalien koneistukseen:
- Käytä positiivisen kulmageometrian omaavia teriä leikkausvoimien minimoimiseksi, leikkauslämpöä ja työkappaleen muodonmuutoksia vähentämiseksi.
- Säilytä tasainen syöttönopeus työkappaleen kovettumisen estämiseksi. Työkalun tulee aina olla syötössä leikkausprosessin aikana. Jyrsinnässä radiaalisen leikkaussyvyyden (ae) tulee olla 30 % työkalun säteestä.
- Käytä korkeapaineisia ja suurivirtausleikkausnesteitä lämpöstabiilisuuden varmistamiseksi koneistuksen aikana, estäen pinnan rappeutumisen ja työkalujen vaurioitumisen liiallisten lämpötilojen vuoksi.
- Pidä terän reuna terävänä. Tylsät työkalut voivat johtaa lämmön kerääntymiseen ja lisääntyneeseen kulumiseen, mikä lisää merkittävästi työkalun rikkoutumisen riskiä.
- Kone titaaniseokset niiden pehmeimmässä tilassa aina kun mahdollista.CNC-työstökäsittelyvaikeutuu kovettumisen jälkeen, koska lämpökäsittely lisää materiaalin lujuutta ja nopeuttaa terän kulumista.
- Käytä suurta kärjen sädettä tai viistettä leikkaaessasi maksimoidaksesi terän kosketuspinnan. Tämä strategia voi vähentää leikkausvoimia ja lämpöä jokaisessa kohdassa, mikä auttaa estämään paikallista rikkoutumista. Titaaniseosten jyrsinnässä leikkausnopeudella on merkittävin vaikutus työkalun käyttöikään, jota seuraa säteittäinen leikkaussyvyys.
Ratkaise titaanin käsittelyongelmat aloittamalla terästä.
Titaaniseosten käsittelyn aikana esiintyvä terän uran kuluminen on paikallista kulumista, joka tapahtuu terän taka- ja etupuolella leikkaussyvyyden suuntaa seuraten. Tämä kuluminen johtuu usein aiemmista työstöprosesseista jääneestä kovettuneesta kerroksesta. Lisäksi yli 800°C työstölämpötiloissa kemialliset reaktiot ja diffuusio työkalun ja työkappaleen materiaalin välillä myötävaikuttavat uran kulumisen muodostumiseen.
Työstön aikana titaanimolekyylejä työkappaleesta voi kertyä terän eteen korkean paineen ja lämpötilan vuoksi, mikä johtaa ilmiöön, joka tunnetaan nimellä muodostunut reuna. Kun tämä kertynyt reuna irtoaa terästä, se voi poistaa terän kovametallipinnoitteen. Tämän seurauksena titaaniseosten käsittely edellyttää erikoistuneiden terämateriaalien ja -geometrioiden käyttöä.
Titaanin käsittelyyn sopiva työkalurakenne
Titaaniseosten käsittely perustuu ensisijaisesti lämmön hallintaan. Lämmön poistamiseksi tehokkaasti merkittävä määrä korkeapaineista leikkausnestettä on levitettävä tarkasti ja nopeasti leikkuureunaan. Lisäksi saatavilla on erikoistuneita jyrsimiä, jotka on räätälöity erityisesti titaaniseoksen käsittelyyn.
Tietystä koneistusmenetelmästä alkaen
Kääntäminen
Titaaniseostuotteet voivat saavuttaa hyvän pinnan karheuden sorvauksen aikana, eikä työkarkaisu ole kovaa. Leikkauslämpötila on kuitenkin korkea, mikä johtaa työkalun nopeaan kulumiseen. Näiden ominaisuuksien korjaamiseksi keskitymme ensisijaisesti seuraaviin työkaluihin ja leikkausparametreihin liittyviin toimenpiteisiin:
Työkalun materiaalit:Tehtaan olemassa olevien olosuhteiden perusteella valitaan työkalumateriaalit YG6, YG8 ja YG10HT.
Työkalun geometrian parametrit:sopivat työkalun etu- ja takakulmat, työkalun kärjen pyöristys.
Ulkoympyrää käännettäessä on tärkeää säilyttää alhainen leikkausnopeus, kohtuullinen syöttönopeus, syvempi leikkaussyvyys ja riittävä jäähdytys. Työkalun kärki ei saa olla korkeammalla kuin työkappaleen keskikohta, koska tämä voi johtaa siihen, että se juuttuu kiinni. Lisäksi ohutseinäisiä osia viimeisteltäessä ja sorvattaessa työkalun pääpoikkeutuskulman tulee olla yleensä 75-90 astetta.
Jyrsintä
Titaaniseostuotteiden jyrsiminen on sorvausta vaikeampaa, koska jyrsintä on jaksoittaista leikkausta ja lastut tarttuvat helposti terään. Kun tahmeat hampaat leikkaavat uudelleen työkappaleeseen, tahmeat lastut irrotetaan ja pieni pala työkalumateriaalia otetaan pois, mikä johtaa halkeamiseen, mikä vähentää huomattavasti työkalun kestävyyttä.
Jyrsintämenetelmä:yleensä käytä alasjyrsintä.
Työkalun materiaali:nopea teräs M42.
Alujyrsintää ei tyypillisesti käytetä seosteräksen työstämiseen. Tämä johtuu pääasiassa työstökoneen johtoruuvin ja mutterin välisen raon vaikutuksesta. Alasjyrsinnässä, kun jyrsin kytkeytyy työkappaleeseen, komponenttivoima syöttösuunnassa kohdistuu itse syöttösuuntaan. Tämä kohdistus voi johtaa työkappalepöydän ajoittaiseen liikkeeseen, mikä lisää työkalun rikkoutumisen riskiä.
Lisäksi jyrsinnässä terän hampaat kohtaavat leikkausreunassa kovan kerroksen, joka voi aiheuttaa työkaluvaurioita. Käänteisjyrsinnässä lastut muuttuvat ohuesta paksuksi, jolloin leikkausvaiheessa on altis kuivakitkalle työkalun ja työkappaleen välillä. Tämä voi pahentaa lastun tarttumista ja työkalun lohkeilua.
Titaaniseosten tasaisemman jyrsinnän saavuttamiseksi tulee ottaa huomioon useita näkökohtia: etukulman pienentäminen ja takakulman kasvattaminen tavallisiin jyrsimiin verrattuna. On suositeltavaa käyttää pienempiä jyrsinnopeuksia ja valita terävähampaisia jyrsimiä välttäen samalla lapiohampaisia jyrsimiä.
Napauttamalla
Titaaniseostuotteita napautettaessa pienet lastut voivat helposti tarttua terään ja työkappaleeseen. Tämä lisää pinnan karheutta ja vääntömomenttia. Väärä hanojen valinta ja käyttö voi aiheuttaa työstön kovettumista, johtaa erittäin alhaiseen käsittelytehoon ja joskus johtaa hanan rikkoutumiseen.
Napautuksen optimoimiseksi on suositeltavaa priorisoida käyttämällä yhden kierteen ohitettua kosketusta. Hanan hampaiden lukumäärän tulee olla pienempi kuin tavallisessa hanassa, tyypillisesti noin 2-3 hammasta. Suurempi leikkaus kartiokulma on edullinen, kun kartioosa on yleensä 3-4 kierteen pituutta. Lastunpoiston helpottamiseksi leikkuukartioon voidaan hioa myös negatiivinen kaltevuuskulma. Lyhyempien tappien käyttäminen voi parantaa kartiomaisen jäykkyyttä. Lisäksi käänteiskartion tulee olla hieman tavallista suurempi kitkan vähentämiseksi kartiomaisen ja työkappaleen välillä.
Kalvaaminen
Kun kalvataan titaaniseosta, työkalujen kuluminen ei yleensä ole vakavaa, mikä mahdollistaa sekä kovametalli- että nopean teräksen kalvinten käytön. Kovametallikalvimia käytettäessä on tärkeää varmistaa prosessijärjestelmän jäykkyys, joka on samanlainen kuin porauksessa, jotta vältytään kalvimen halkeilulta.
Suurin haaste titaaniseoksesta valmistettujen reikien kalvauksessa on sileän pinnan saavuttaminen. Jotta terä ei tartu kiinni reiän seinämään, kavennuksen terän leveyttä tulee kaventaa varovasti öljykivellä varmistaen silti riittävä lujuus. Tyypillisesti terän leveyden tulee olla 0,1–0,15 mm.
Leikkuureunan ja kalibrointiosan välisen siirtymän tulee olla tasainen kaari. Säännöllinen huolto on tarpeen kulumisen jälkeen, jotta jokaisen hampaan kaaren koko pysyy yhtenäisenä. Kalibrointiosaa voidaan tarvittaessa suurentaa suorituskyvyn parantamiseksi.
Poraus
Titaaniseosten poraus on merkittäviä haasteita, jotka usein aiheuttavat poranterien palamista tai rikkoutumista käsittelyn aikana. Tämä johtuu pääasiassa ongelmista, kuten epäasianmukaisesta poranterän hiomisesta, riittämättömästä lastunpoistosta, riittämättömästä jäähdytyksestä ja huonosta järjestelmän jäykkyydestä.
Titaaniseosten tehokkaaseen poraamiseen on tärkeää keskittyä seuraaviin tekijöihin: varmista poranterän oikea hionta, käytä suurempaa yläkulmaa, pienennä ulkoreunan etukulmaa, lisää ulkoreunan takakulmaa ja säädä takakartio. 2-3 kertaa tavalliseen poranterään verrattuna. On tärkeää vetää työkalua usein sisään lastujen poistamiseksi nopeasti ja samalla valvoa lastujen muotoa ja väriä. Jos lastut näyttävät höyhenenmaisilta tai niiden väri muuttuu porauksen aikana, se tarkoittaa, että poranterä on tylsää ja se on vaihdettava tai teroitettava.
Lisäksi porakone on kiinnitettävä tukevasti työpöytään ohjausterän ollessa lähellä työstöpintaa. On suositeltavaa käyttää lyhyttä poranterää aina kun mahdollista. Kun käytetään manuaalista syöttöä, on varottava, ettei poranterä siirry eteenpäin tai vetäytyisi reiän sisällä. Tämä voi aiheuttaa poranterän hankaamisen työstöpintaa vasten, mikä johtaa työskentelyyn ja poranterän tylsymiseen.
Hionta
Yleisiä hiontaan liittyviä ongelmiaCNC-titaaniseoksesta valmistetut osatsisältää hiomalaikan tukkeutumisen, joka johtuu kiinni jääneistä lastuista ja osien pintapalovammoista. Tämä johtuu siitä, että titaaniseoksilla on huono lämmönjohtavuus, mikä johtaa korkeisiin lämpötiloihin hiontavyöhykkeellä. Tämä puolestaan aiheuttaa sitoutumista, diffuusiota ja voimakkaita kemiallisia reaktioita titaaniseoksen ja hankaavan materiaalin välillä.
Tahmeiden lastujen ja tukkeutuneiden hiomalaikkojen läsnäolo vähentää merkittävästi hiontasuhdetta. Lisäksi diffuusio ja kemialliset reaktiot voivat johtaa työkappaleen pintapalovammoihin, mikä lopulta vähentää osan väsymislujuutta. Tämä ongelma on erityisen selvä hiottaessa titaaniseosvaluja.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi toteutetaan seuraavat toimenpiteet:
Valitse sopiva hiomalaikan materiaali: vihreä piikarbidi TL. Hieman pienempi hiomalaikan kovuus: ZR1.
Titaaniseosmateriaalien leikkaamista on ohjattava työkalumateriaalien, leikkausnesteiden ja prosessointiparametrien avulla yleisen käsittelytehokkuuden parantamiseksi.
Jos haluat tietää lisää tai tiedustella, ota rohkeasti yhteyttäinfo@anebon.com
Hot Sale: Tuotanto KiinassaCNC-sorvauskomponentitja pieni CNCJyrsintäkomponentit.
Anebon keskittyy laajentumiseen kansainvälisillä markkinoilla ja on perustanut vahvan asiakaskunnan Euroopan maihin, Yhdysvaltoihin, Lähi-idässä ja Afrikassa. Yritys asettaa laadun etusijalle perustanaan ja takaa erinomaisen palvelun kaikkien asiakkaiden tarpeisiin.
Postitusaika: 29.10.2024