Od otkrića titana 1790. godine, ljudi su više od jednog stoljeća istraživali njegova izvanredna svojstva. Godine 1910. prvi put je proizveden metalni titan, ali put prema korištenju legura titana bio je dug i izazovan. Tek je 1951. industrijska proizvodnja postala stvarnost.
Legure titana poznate su po svojoj visokoj specifičnoj čvrstoći, otpornosti na koroziju, otpornosti na visoke temperature i otpornosti na zamor. Teže samo 60% više od čelika pri istom volumenu, a ipak su jači od legiranog čelika. Zbog ovih izvrsnih svojstava, legure titana se sve više koriste u raznim područjima, uključujući zrakoplovstvo, zrakoplovstvo, proizvodnju električne energije, nuklearnu energiju, brodarstvo, kemikalije i medicinsku opremu.
Razlozi zašto je legure titana teško obraditi
Četiri glavne karakteristike titanovih legura - niska toplinska vodljivost, značajno otvrdnjavanje, veliki afinitet za rezne alate i ograničena plastična deformacija - ključni su razlozi zašto je te materijale teško obraditi. Njihov učinak rezanja je samo oko 20% od čelika koji se lako reže.
Niska toplinska vodljivost
Legure titana imaju toplinsku vodljivost koja je samo oko 16% one od čelika 45#. Ova ograničena sposobnost odvođenja topline tijekom obrade dovodi do značajnog porasta temperature na oštrici; u stvari, temperatura vrha tijekom obrade može premašiti temperaturu čelika 45# za više od 100%. Ova povišena temperatura lako uzrokuje difuzno trošenje alata za rezanje.
Teško otvrdnjavanje radom
Titanska legura pokazuje značajan fenomen otvrdnuća, što rezultira izraženijim površinskim očvrsnutim slojem u usporedbi s nehrđajućim čelikom. To može dovesti do izazova u daljnjoj obradi, kao što je povećano trošenje alata.
Visok afinitet s alatima za rezanje
Jako prianjanje s cementnim karbidom koji sadrži titan.
Mala plastična deformacija
Modul elastičnosti čelika 45 je približno polovičan, što dovodi do značajnog oporavka elastičnosti i jakog trenja. Osim toga, obradak je osjetljiv na deformaciju stezanjem.
Tehnološki savjeti za strojnu obradu legura titana
Na temelju našeg razumijevanja mehanizama obrade legura titana i prethodnih iskustava, ovdje su glavne tehnološke preporuke za strojnu obradu ovih materijala:
- Koristite oštrice s geometrijom pozitivnog kuta kako biste smanjili sile rezanja, smanjili toplinu rezanja i smanjili deformaciju obratka.
- Održavajte konstantnu brzinu napredovanja kako biste spriječili otvrdnjavanje izratka. Alat bi uvijek trebao biti u pogonu tijekom procesa rezanja. Za glodanje, radijalna dubina rezanja (ae) treba biti 30% polumjera alata.
- Koristite rezne tekućine pod visokim pritiskom i velikim protokom kako biste osigurali toplinsku stabilnost tijekom strojne obrade, sprječavajući degeneraciju površine i oštećenje alata zbog previsokih temperatura.
- Neka oštrica bude oštra. Tupi alati mogu dovesti do nakupljanja topline i povećanog trošenja, što značajno povećava rizik od kvara alata.
- Strojno obradite legure titana u najmekšem stanju kad god je to moguće.CNC obradapostaje teže nakon stvrdnjavanja jer toplinska obrada povećava čvrstoću materijala i ubrzava trošenje oštrice.
- Koristite veliki radijus vrha ili skošenje pri rezanju kako biste povećali kontaktnu površinu oštrice. Ova strategija može smanjiti sile rezanja i toplinu na svakoj točki, pomažući u sprječavanju lokalnog loma. Kod glodanja titanovih legura, brzina rezanja ima najznačajniji utjecaj na vijek trajanja alata, a zatim radijalna dubina rezanja.
Riješite probleme obrade titana počevši od oštrice.
Trošenje utora oštrice koje se javlja tijekom obrade titanovih legura je lokalizirano trošenje koje se događa duž stražnje i prednje strane oštrice, prateći smjer dubine rezanja. Ovo trošenje je često uzrokovano stvrdnutim slojem koji je zaostao od prethodnih procesa strojne obrade. Dodatno, pri temperaturama obrade iznad 800°C, kemijske reakcije i difuzija između alata i materijala izratka doprinose stvaranju trošenja utora.
Tijekom strojne obrade, molekule titana iz obratka mogu se nakupiti ispred oštrice zbog visokog tlaka i temperature, što dovodi do fenomena poznatog kao izgrađeni rub. Kada se ovaj izgrađeni rub odvoji od oštrice, može ukloniti karbidni premaz na oštrici. Kao rezultat toga, obrada legura titana zahtijeva upotrebu specijaliziranih materijala i geometrija oštrica.
Struktura alata pogodna za obradu titana
Obrada legura titana prvenstveno se vrti oko upravljanja toplinom. Za učinkovito odvođenje topline, značajna količina visokotlačne tekućine za rezanje mora se točno i brzo nanijeti na oštricu. Osim toga, dostupni su specijalizirani dizajni glodala koji su posebno prilagođeni za obradu titanovih legura.
Polazeći od specifične metode obrade
Okretanje
Proizvodi od legure titana mogu postići dobru hrapavost površine tijekom tokarenja, a otvrdnjavanje nije teško. Međutim, temperatura rezanja je visoka, što dovodi do brzog trošenja alata. Kako bismo riješili ove karakteristike, prvenstveno se usredotočujemo na sljedeće mjere u vezi s alatima i parametrima rezanja:
Materijali alata:Na temelju postojećih uvjeta u tvornici odabiru se alatni materijali YG6, YG8 i YG10HT.
Parametri geometrije alata:odgovarajući prednji i stražnji kut alata, zaobljenje vrha alata.
Prilikom okretanja vanjskog kruga važno je održavati malu brzinu rezanja, umjereni posmak, veću dubinu rezanja i odgovarajuće hlađenje. Vrh alata ne smije biti viši od središta obratka, jer to može dovesti do zapinjanja. Osim toga, kod završne obrade i tokarenja dijelova s tankim stijenkama, glavni kut otklona alata općenito bi trebao biti između 75 i 90 stupnjeva.
Mljevenje
Glodanje proizvoda od legure titana je teže od tokarenja, jer je glodanje isprekidano rezanje, a strugotine se lako lijepe za oštricu. Kada se ljepljivi zubi ponovno zarežu u obradak, ljepljivi se strugotini skidaju i oduzima mali komad materijala alata, što dovodi do krhotina, što uvelike smanjuje trajnost alata.
Metoda mljevenja:općenito koristite glodanje.
Materijal alata:brzorezni čelik M42.
Glodanje se obično ne koristi za obradu legiranog čelika. To je uglavnom zbog utjecaja razmaka između glavnog vijka alatnog stroja i matice. Tijekom glodanja prema dolje, dok se glodalo zahvaća s izratkom, komponentna sila u smjeru posmaka poravnava se sa samim smjerom posmaka. Ovo poravnanje može dovesti do povremenog pomicanja radne površine, povećavajući rizik od loma alata.
Osim toga, kod glodanja, zubi rezača nailaze na tvrdi sloj na oštrici, što može uzrokovati oštećenje alata. Kod obrnutog glodanja, strugotine prelaze iz tankih u debele, čineći početnu fazu rezanja sklonom suhom trenju između alata i obratka. To može pogoršati prianjanje strugotine i lomljenje alata.
Kako bi se postiglo glatko glodanje legura titana, treba uzeti u obzir nekoliko razloga: smanjenje prednjeg kuta i povećanje stražnjeg kuta u usporedbi sa standardnim glodalima. Preporučljivo je koristiti niže brzine glodanja i odlučiti se za glodala s oštrim zubima dok izbjegavate glodala s lopatastim zubima.
Kuckanje
Prilikom rezanja proizvoda od legure titana, sitni komadići se mogu lako zalijepiti za oštricu i radni komad. To dovodi do povećane hrapavosti površine i zakretnog momenta. Nepravilan odabir i uporaba slavina može uzrokovati otvrdnjavanje, rezultirati vrlo niskom učinkovitošću obrade i povremeno dovesti do loma slavina.
Kako biste optimizirali tapkanje, preporučljivo je odrediti prioritet pomoću preskočenog tapanja jedne niti na mjestu. Broj zubaca na slavini trebao bi biti manji nego kod standardne slavine, obično oko 2 do 3 zupca. Poželjan je veći kut reznog konusa, s tim da dio konusa općenito ima 3 do 4 duljine niti. Za pomoć u uklanjanju strugotine, negativni kut nagiba također se može brusiti na rezni konus. Korištenje kraćih navoja može povećati krutost navoja. Dodatno, obrnuti konus trebao bi biti malo veći od standardnog kako bi se smanjilo trenje između konusa i obratka.
Razvrtanje
Kod razvrtanja legure titana, trošenje alata općenito nije jako, što dopušta upotrebu i razvrtača od karbida i brzoreznog čelika. Pri korištenju karbidnih razvrtača bitno je osigurati krutost procesnog sustava, sličnu onoj koja se koristi kod bušenja, kako bi se spriječilo kršenje razvrtala.
Glavni izazov kod razvrtanja rupa od legure titana je postizanje glatke završne obrade. Kako bi se izbjeglo lijepljenje oštrice za stijenku rupe, širinu oštrice razvrtača treba pažljivo suziti upotrebom uljanog kamena, a pritom osigurati dovoljnu čvrstoću. Obično bi širina oštrice trebala biti između 0,1 mm i 0,15 mm.
Prijelaz između oštrice i dijela za kalibraciju trebao bi imati glatki luk. Redovito održavanje potrebno je nakon što dođe do trošenja, osiguravajući da veličina luka svakog zuba ostane dosljedna. Ako je potrebno, odjeljak za kalibraciju može se povećati za bolje performanse.
Bušenje
Bušenje legura titana predstavlja značajne izazove, često uzrokujući spaljivanje ili lomljenje svrdla tijekom obrade. To prvenstveno proizlazi iz problema kao što su nepravilno brušenje svrdla, nedovoljno uklanjanje strugotine, neadekvatno hlađenje i slaba krutost sustava.
Za učinkovito bušenje titanovih legura bitno je usredotočiti se na sljedeće čimbenike: osigurati pravilno brušenje svrdla, koristiti veći gornji kut, smanjiti prednji kut vanjskog ruba, povećati stražnji kut vanjskog ruba i prilagoditi stražnji konus 2 do 3 puta više od standardnog svrdla. Važno je često uvlačiti alat kako biste odmah uklonili strugotinu, a istovremeno nadzirati oblik i boju strugotine. Ako strugotine izgledaju perasto ili ako im se boja promijeni tijekom bušenja, to znači da svrdlo postaje tupo i treba ga zamijeniti ili naoštriti.
Osim toga, bušilica mora biti sigurno pričvršćena na radni stol, s oštricom vodilice blizu površine za obradu. Preporučljivo je koristiti kratko svrdlo kad god je to moguće. Kada se koristi ručno uvlačenje, treba paziti da se svrdlo ne pomakne ili povuče unutar rupe. To može uzrokovati trljanje oštrice svrdla o površinu za obradu, što dovodi do otvrdnjavanja i otupljenja svrdla.
Mljevenje
Uobičajeni problemi koji se javljaju prilikom brušenjaCNC dijelovi od legure titanauključuju začepljenje brusne ploče zbog zaglavljenih strugotina i površinskih opeklina na dijelovima. To se događa jer legure titana imaju lošu toplinsku vodljivost, što dovodi do visokih temperatura u zoni mljevenja. To zauzvrat uzrokuje vezivanje, difuziju i snažne kemijske reakcije između legure titana i abrazivnog materijala.
Prisutnost ljepljivih strugotina i začepljenih brusnih ploča značajno smanjuje omjer mljevenja. Dodatno, difuzija i kemijske reakcije mogu rezultirati površinskim opeklinama na radnom komadu, što u konačnici smanjuje otpornost dijela na zamor. Ovaj problem je posebno izražen kod brušenja odljevaka od legure titana.
Za rješavanje ovog problema poduzete su sljedeće mjere:
Odaberite odgovarajući materijal brusne ploče: zeleni silicijev karbid TL. Nešto manja tvrdoća brusne ploče: ZR1.
Rezanje materijala od legure titana mora se kontrolirati pomoću materijala alata, tekućina za rezanje i parametara obrade kako bi se poboljšala ukupna učinkovitost obrade.
Ako želite saznati više ili se raspitati, slobodno nas kontaktirajteinfo@anebon.com
Vruća rasprodaja: proizvodi tvornica u KiniCNC komponente za tokarenjei Mali CNCKomponente za mljevenje.
Anebon se fokusira na širenje na međunarodnom tržištu i uspostavio je snažnu bazu kupaca u europskim zemljama, SAD-u, Bliskom istoku i Africi. Tvrtka daje prednost kvaliteti kao svom temelju i jamči izvrsnu uslugu kako bi zadovoljila potrebe svih kupaca.
Vrijeme objave: 29. listopada 2024