Waarom is titaniumlegering een moeilijk materiaal om te bewerken?

 

1. Fysische verschijnselen van titaniumbewerking

De snijkracht bij de verwerking van titaniumlegeringen is iets hoger dan die van staal met dezelfde hardheid. Toch is het fysieke fenomeen van het verwerken van titaniumlegeringen veel gecompliceerder dan dat van het verwerken van staal, waardoor de verwerking van titaniumlegeringen met enorme problemen wordt geconfronteerd.

De thermische geleidbaarheid van de meeste titaniumlegeringen is zeer laag, slechts 1/7 van staal en 1/16 van aluminium. Daarom zal de warmte die ontstaat bij het snijden van titaniumlegeringen niet snel worden overgebracht naar het werkstuk of door de spanen worden afgevoerd. Toch zal het zich ophopen in het snijgebied, en de gegenereerde temperatuur kan oplopen tot 1000 °C of meer, waardoor de snijkant van het gereedschap snel zal slijten, afbrokkelen en barsten. De vorming van een opgebouwde snijkant en het snel verschijnen van een versleten snijkant genereren meer warmte in het snijgebied, waardoor de levensduur van het gereedschap verder wordt verkort.bewerking van titanium

De hoge temperaturen die tijdens het snijproces worden gegenereerd, vernietigen ook de oppervlakte-integriteit van de onderdelen van de titaniumlegering, wat resulteert in een afname van de geometrische nauwkeurigheid van de onderdelen en verharding door arbeid, waardoor hun vermoeiingssterkte ernstig wordt verminderd.

De elasticiteit van titaniumlegeringen kan gunstig zijn voor de prestaties van het onderdeel, maar tijdens het snijden is de elastische vervorming van het werkstuk een essentiële oorzaak van trillingen. De snijdruk zorgt ervoor dat het "elastische" werkstuk van het gereedschap af beweegt en stuitert, zodat de wrijving tussen het gereedschap en het werkstuk groter is dan de snijactie. Het wrijvingsproces genereert ook warmte, waardoor het probleem van de slechte thermische geleidbaarheid van titaniumlegeringen wordt verergerd.

Dit probleem is nog ernstiger bij het bewerken van dunwandige of ringvormige, gemakkelijk vervormbare onderdelen. Het is niet eenvoudig om dunwandige onderdelen van titaniumlegering te bewerken met de verwachte maatnauwkeurigheid. Wanneer het gereedschap het werkstukmateriaal wegduwt, overschrijdt de lokale vervorming van de dunne wand het elastische bereik; Er treedt plastische vervorming op en de materiaalsterkte en hardheid van het snijpunt nemen aanzienlijk toe. Het bewerken met de vooraf bepaalde snijsnelheid wordt te hoog, wat leidt tot scherpe gereedschapsslijtage.

"Hot" is de "boosdoener" die het een uitdaging maakt om titaniumlegeringen te verwerken!

 

2. Technologische knowhow voor titanium CNC-bewerking 

Gebaseerd op het begrijpen van het verwerkingsmechanisme van titaniumlegeringen en het toevoegen van ervaring, is de primaire proceskennis voor het verwerken van titaniumlegeringen als volgt:

(1) Wisselplaten met positieve geometrie worden gebruikt om de snijkracht, de snijwarmte en de vervorming van het werkstuk te verminderen.

(2) Zorg voor een constante voeding om verharding van het werkstuk te voorkomen. Het gereedschap moet zich tijdens het snijproces altijd in de voedingstoestand bevinden en de radiale snijhoeveelheid moet tijdens het frezen 30% van de radius zijn.

(3) Er wordt gebruik gemaakt van hogedruk-snijvloeistof met een groot debiet om de thermische stabiliteit van het bewerkingsproces te garanderen en degeneratie van het werkstukoppervlak en gereedschapsschade als gevolg van te hoge temperaturen te voorkomen.

(4) Houd de mesrand scherp; botte gereedschappen veroorzaken hitteopbouw en slijtage, wat snel leidt tot gereedschapsstoringen.

(5) Het zoveel mogelijk bewerken van de titaniumlegering in de zachtste staat, omdat het materiaal na het uitharden lastiger te bewerken wordt, en de warmtebehandeling de sterkte van het materiaal en de slijtage van de wisselplaat vergroot.

(6) Gebruik een grote neusradius of afschuining om zoveel mogelijk in de snijkant te snijden. Dit vermindert de snijkracht en hitte op elk punt en voorkomt plaatselijke breuk. Bij het frezen van titaniumlegeringen heeft van de snijparameters de snijsnelheid de grootste invloed op de standtijd vc, gevolgd door de radiale aangrijping (freesdiepte) ae.

 

3. Begin met het mes om het titaniumverwerkingsprobleem op te lossen

De slijtage van de wisselplaatgroef tijdens de bewerking van titaniumlegeringen is de lokale slijtage van de voor- en achterkant in de richting van de snedediepte, die vaak wordt veroorzaakt door de verharde laag die is achtergebleven door de vorige bewerking. Ook de chemische reactie en verspreiding van het gereedschap en het werkstukmateriaal bij een verwerkingstemperatuur van meer dan 800 °C zijn redenen voor het ontstaan ​​van groefslijtage. Omdat tijdens het bewerkingsproces de titaniummoleculen van het werkstuk zich ophopen in de voorkant van het zaagblad en onder hoge druk en hoge temperatuur aan de zaagbladrand worden "gelast", waardoor een snedeopbouw ontstaat. Wanneer de opgebouwde snijkant loslaat van de snijkant, wordt de carbidecoating van de wisselplaat weggenomen, waardoor titaniumbewerking unieke wisselplaatmaterialen en geometrieën vereist.cAangepaste precisiebewerking

 

4. Gereedschapsstructuur geschikt voor titaniumbewerking

De focus bij de verwerking van titaniumlegeringen ligt op warmte, en een grote hoeveelheid hogedruk-snijvloeistof moet snel en nauwkeurig op de snijkant worden gespoten om de hitte snel te verwijderen. Er zijn unieke configuraties van frezen specifiek voor het bewerken van titanium.