Siden oppdagelsen av titan i 1790 har mennesker utforsket dets ekstraordinære egenskaper i over et århundre. I 1910 ble titanmetall først produsert, men reisen mot å bruke titanlegeringer var lang og utfordrende. Det var først i 1951 at industriell produksjon ble en realitet.
Titanlegeringer er kjent for sin høye spesifikke styrke, korrosjonsbestandighet, høytemperaturbestandighet og utmattelsesbestandighet. De veier bare 60 % så mye som stål ved samme volum, men er sterkere enn legert stål. På grunn av disse utmerkede egenskapene blir titanlegeringer i økende grad brukt på ulike felt, inkludert luftfart, romfart, kraftproduksjon, kjernekraft, skipsfart, kjemikalier og medisinsk utstyr.
Årsaker til at titanlegeringer er vanskelige å behandle
De fire hovedegenskapene til titanlegeringer - lav varmeledningsevne, betydelig arbeidsherding, høy affinitet for skjærende verktøy og begrenset plastisk deformasjon - er nøkkelårsaker til at disse materialene er utfordrende å behandle. Deres skjæreytelse er bare omtrent 20 % av den for lett å kutte stål.
Lav varmeledningsevne
Titanlegeringer har en termisk ledningsevne som bare er omtrent 16 % av den for 45# stål. Denne begrensede evnen til å lede bort varme under bearbeiding fører til en betydelig temperaturøkning ved skjærekanten; faktisk kan spisstemperaturen under bearbeiding overstige 45# stål med mer enn 100 %. Denne forhøyede temperaturen forårsaker lett diffus slitasje på skjæreverktøyet.
Alvorlig arbeidsherding
Titanlegering viser et betydelig arbeidsherdingsfenomen, noe som resulterer i et mer uttalt overflateherdende lag sammenlignet med rustfritt stål. Dette kan føre til utfordringer i etterfølgende bearbeiding, som økt slitasje på verktøy.
Høy affinitet med skjæreverktøy
Sterk vedheft med titanholdig hardmetall.
Liten plastisk deformasjon
Elastikkmodulen til 45 stål er omtrent halvparten, noe som fører til betydelig elastisk gjenvinning og alvorlig friksjon. I tillegg er arbeidsstykket utsatt for klemdeformasjon.
Teknologiske tips for maskinering av titanlegeringer
Basert på vår forståelse av maskineringsmekanismene for titanlegeringer og tidligere erfaringer, er her de viktigste teknologiske anbefalingene for maskinering av disse materialene:
- Bruk kniver med positiv vinkelgeometri for å minimere skjærekrefter, redusere skjærevarme og redusere deformasjon av arbeidsstykket.
- Oppretthold en konstant matingshastighet for å forhindre herding av arbeidsstykket. Verktøyet skal alltid være i mating under skjæreprosessen. For fresing bør den radielle skjæredybden (ae) være 30 % av verktøyets radius.
- Bruk høytrykks- og høyflytende skjærevæsker for å sikre termisk stabilitet under maskinering, og forhindrer overflatedegenerasjon og verktøyskader på grunn av for høye temperaturer.
- Hold kniveggen skarp. Sløve verktøy kan føre til varmeakkumulering og økt slitasje, noe som øker risikoen for verktøysvikt betydelig.
- Maskin titanlegeringer i mykeste tilstand når det er mulig.CNC-maskinbehandlingblir vanskeligere etter herding, da varmebehandling øker materialets styrke og fremskynder bladslitasje.
- Bruk en stor spissradius eller avfasing når du skjærer for å maksimere kontaktområdet til bladet. Denne strategien kan redusere skjærekrefter og varme på hvert punkt, og bidra til å forhindre lokal brudd. Ved fresing av titanlegeringer har skjærehastigheten den største innvirkningen på verktøyets levetid, etterfulgt av den radielle skjæredybden.
Løs problemer med titanbehandling ved å begynne med bladet.
Slitasjen av bladets spor som oppstår under bearbeiding av titanlegeringer er lokal slitasje som skjer langs baksiden og fronten av bladet, etter skjæredybderetningen. Denne slitasjen er ofte forårsaket av et herdet lag som er igjen fra tidligere maskineringsprosesser. I tillegg, ved behandlingstemperaturer som overstiger 800°C, bidrar kjemiske reaksjoner og diffusjon mellom verktøyet og arbeidsstykkematerialet til dannelsen av sporslitasje.
Under bearbeiding kan titanmolekyler fra arbeidsstykket samle seg foran bladet på grunn av høyt trykk og temperatur, noe som fører til et fenomen kjent som en oppbygd egg. Når denne oppbygde eggen løsner fra bladet, kan den fjerne karbidbelegget på bladet. Som et resultat krever behandling av titanlegeringer bruk av spesialiserte bladmaterialer og geometrier.
Verktøystruktur egnet for titanbehandling
Behandlingen av titanlegeringer dreier seg først og fremst om å håndtere varme. For effektivt å spre varme, må en betydelig mengde høytrykksskjærevæske påføres nøyaktig og raskt på skjærekanten. I tillegg er det spesialiserte fresedesigner tilgjengelig som er spesielt skreddersydd for behandling av titanlegering.
Med utgangspunkt i den spesifikke bearbeidingsmetoden
Snuing
Titanlegeringsprodukter kan oppnå god overflateruhet under dreiing, og arbeidsherdingen er ikke alvorlig. Imidlertid er skjæretemperaturen høy, noe som fører til rask verktøyslitasje. For å møte disse egenskapene fokuserer vi først og fremst på følgende tiltak angående verktøy og skjæreparametere:
Verktøymaterialer:Basert på fabrikkens eksisterende forhold, velges YG6, YG8 og YG10HT verktøymaterialer.
Verktøygeometriparametere:passende vinkler foran og bak, verktøytipsavrunding.
Når du snur den ytre sirkelen, er det viktig å opprettholde en lav skjærehastighet, en moderat matehastighet, en dypere skjæredybde og tilstrekkelig kjøling. Verktøyspissen bør ikke være høyere enn midten av arbeidsstykket, da dette kan føre til at det setter seg fast. I tillegg, ved etterbehandling og dreiing av tynnveggede deler, bør verktøyets hovedavbøyningsvinkel generelt være mellom 75 og 90 grader.
Fresing
Fresing av titanlegeringsprodukter er vanskeligere enn å dreie, fordi fresing er intermitterende skjæring, og sponene er enkle å feste til bladet. Når de klebrige tennene skjærer seg inn i arbeidsstykket igjen, slås de klebrige sponene av og et lite stykke verktøymateriale tas bort, noe som resulterer i flising, noe som reduserer verktøyets holdbarhet betydelig.
Fresemetode:generelt bruk dunfresing.
Verktøymateriale:høyhastighets stål M42.
Nedfresing brukes vanligvis ikke til bearbeiding av legert stål. Dette skyldes hovedsakelig påvirkningen av gapet mellom maskinverktøyets ledeskrue og mutteren. Under nedfresing, når freseren griper inn i arbeidsstykket, vil komponentkraften i materetningen være på linje med selve materetningen. Denne innrettingen kan føre til periodisk bevegelse av arbeidsstykkebordet, noe som øker risikoen for verktøybrudd.
I tillegg, ved nedfresing, møter kuttertennene et hardt lag ved skjærekanten, noe som kan forårsake skade på verktøyet. Ved omvendt fresing går sponene over fra tynne til tykke, noe som gjør den innledende skjærefasen utsatt for tørrfriksjon mellom verktøyet og arbeidsstykket. Dette kan forverre sponvedheft og flising av verktøyet.
For å oppnå jevnere fresing av titanlegeringer bør flere hensyn tas i betraktning: Redusere frontvinkelen og øke ryggvinkelen sammenlignet med standard freser. Det er tilrådelig å bruke lavere fresehastigheter og velge skarptannede freser samtidig som man unngår skovltannfreser.
Tapping
Ved tapping av titanlegeringsprodukter kan små spon lett feste seg til bladet og arbeidsstykket. Dette fører til økt overflateruhet og dreiemoment. Feil valg og bruk av kraner kan føre til arbeidsherding, resultere i svært lav prosesseringseffektivitet og av og til føre til kranbrudd.
For å optimalisere tappingen, er det lurt å prioritere å bruke en en-tråd-på-plassen hoppet tap. Antall tenner på kranen bør være færre enn for en standard kran, vanligvis rundt 2 til 3 tenner. En større avskjæringsvinkel er å foretrekke, med den koniske seksjonen som vanligvis måler 3 til 4 gjengelengder. For å hjelpe til med fjerning av spon, kan en negativ helningsvinkel også slipes på skjærekonen. Bruk av kortere kraner kan øke stivheten til avsmalningen. I tillegg bør den omvendte avsmalningen være litt større enn standard for å redusere friksjonen mellom avsmalningen og arbeidsstykket.
Rømming
Ved rømming av titanlegering er verktøyslitasjen vanligvis ikke alvorlig, noe som tillater bruk av både karbid- og høyhastighetsstålrømmere. Ved bruk av karbidrømmer er det viktig å sikre prosesssystemets stivhet, lik den som brukes ved boring, for å forhindre flising av rømmeren.
Hovedutfordringen med å rømme titanlegeringshull er å oppnå en jevn finish. For å unngå at bladet fester seg til hullveggen, bør bredden på rømmerbladet innsnevres forsiktig med en oljestein samtidig som det sikres tilstrekkelig styrke. Vanligvis bør bladets bredde være mellom 0,1 mm og 0,15 mm.
Overgangen mellom skjærekanten og kalibreringsseksjonen skal ha en jevn bue. Regelmessig vedlikehold er nødvendig etter slitasje, for å sikre at buestørrelsen på hver tann forblir konsistent. Om nødvendig kan kalibreringsdelen forstørres for bedre ytelse.
Boring
Boring av titanlegeringer byr på betydelige utfordringer, som ofte forårsaker at borekroner brenner eller går i stykker under prosessering. Dette skyldes først og fremst problemer som feilsliping av bor, utilstrekkelig sponfjerning, utilstrekkelig kjøling og dårlig systemstivhet.
For effektivt å bore titanlegeringer, er det viktig å fokusere på følgende faktorer: sikre riktig sliping av borkronen, bruk en større toppvinkel, reduser den ytre kantens frontvinkel, øk den ytre kantens ryggvinkel og juster den bakre avsmalningen til å være 2 til 3 ganger større enn en standard borkrone. Det er viktig å trekke verktøyet tilbake ofte for å fjerne sjetonger umiddelbart, samtidig som du overvåker formen og fargen på sjetongene. Hvis sponene virker fjæraktige eller hvis fargen endres under boring, indikerer det at borkronen er i ferd med å bli sløv og bør skiftes ut eller slipes.
I tillegg må borejiggen festes sikkert til arbeidsbenken, med føringsbladet nær prosessoverflaten. Det anbefales å bruke et kort bor når det er mulig. Når manuell mating brukes, bør man passe på at ikke boret føres frem eller tilbake i hullet. Hvis du gjør det, kan det føre til at borebladet gnis mot prosessoverflaten, noe som fører til at borekronen herder og sløver.
Sliping
Vanlige problemer som oppstår ved slipingCNC titanlegeringsdelerinkludere tilstopping av slipeskiven på grunn av fastsittende spon og overflateforbrenninger på delene. Dette skjer fordi titanlegeringer har dårlig varmeledningsevne, noe som fører til høye temperaturer i slipesonen. Dette forårsaker igjen binding, diffusjon og sterke kjemiske reaksjoner mellom titanlegeringen og det slipende materialet.
Tilstedeværelsen av klissete spon og tilstoppede slipeskiver reduserer slipeforholdet betydelig. I tillegg kan diffusjon og kjemiske reaksjoner resultere i overflateforbrenninger på arbeidsstykket, noe som til slutt reduserer utmattelsesstyrken til delen. Dette problemet er spesielt uttalt ved sliping av titanlegeringsstøpegods.
For å løse dette problemet er tiltakene som er tatt:
Velg riktig slipeskivemateriale: grønn silisiumkarbid TL. Noe lavere slipeskivehardhet: ZR1.
Kutting av titanlegeringsmaterialer må kontrolleres gjennom verktøymaterialer, skjærevæsker og prosessparametere for å forbedre den totale prosesseringseffektiviteten.
Hvis du vil vite mer eller spørre, ta gjerne kontaktinfo@anebon.com
Hot Sale: Fabrikk i Kina som produsererCNC-dreiekomponenterog liten CNCFresekomponenter.
Anebon fokuserer på å ekspandere i det internasjonale markedet og har etablert en sterk kundebase i europeiske land, USA, Midtøsten og Afrika. Selskapet prioriterer kvalitet som sitt fundament og garanterer utmerket service for å møte behovene til alle kunder.
Innleggstid: 29. oktober 2024