De la descoperirea titanului în 1790, oamenii au explorat proprietățile sale extraordinare de peste un secol. În 1910, titanul metalic a fost produs pentru prima dată, dar călătoria către utilizarea aliajelor de titan a fost lungă și provocatoare. Abia în 1951 producția industrială a devenit realitate.
Aliajele de titan sunt cunoscute pentru rezistența lor specifică ridicată, rezistența la coroziune, rezistența la temperaturi ridicate și rezistența la oboseală. Ele cântăresc doar 60% mai mult decât oțelul la același volum, dar sunt mai rezistente decât oțelul aliat. Datorită acestor proprietăți excelente, aliajele de titan sunt din ce în ce mai utilizate în diverse domenii, inclusiv în aviație, aerospațială, generare de energie, energie nucleară, transport maritim, produse chimice și echipamente medicale.
Motive pentru care aliajele de titan sunt dificil de prelucrat
Cele patru caracteristici principale ale aliajelor de titan - conductivitate termică scăzută, întărire semnificativă, afinitate mare pentru sculele de tăiere și deformare plastică limitată - sunt motivele cheie pentru care aceste materiale sunt dificil de prelucrat. Performanța lor de tăiere este de numai aproximativ 20% cea a oțelului ușor de tăiat.
Conductivitate termică scăzută
Aliajele de titan au o conductivitate termică care este de numai aproximativ 16% din cea a oțelului 45#. Această capacitate limitată de a îndepărta căldura în timpul procesării duce la o creștere semnificativă a temperaturii la marginea de tăiere; de fapt, temperatura vârfului în timpul procesării o poate depăși pe cea a oțelului 45# cu mai mult de 100%. Această temperatură ridicată cauzează cu ușurință uzura difuză a sculei de tăiere.
Întărire severă
Aliajul de titan prezintă un fenomen semnificativ de întărire prin muncă, rezultând un strat de întărire a suprafeței mai pronunțat în comparație cu oțelul inoxidabil. Acest lucru poate duce la provocări în prelucrarea ulterioară, cum ar fi uzura crescută a sculelor.
Afinitate mare cu sculele de tăiere
Aderență severă cu carbură cimentată care conține titan.
Mică deformare plastică
Modulul de elasticitate al oțelului 45 este de aproximativ jumătate, ceea ce duce la o recuperare elastică semnificativă și la frecare severă. În plus, piesa de prelucrat este susceptibilă la deformarea prin prindere.
Sfaturi tehnologice pentru prelucrarea aliajelor de titan
Pe baza înțelegerii noastre a mecanismelor de prelucrare pentru aliajele de titan și a experiențelor anterioare, iată principalele recomandări tehnologice pentru prelucrarea acestor materiale:
- Utilizați lame cu geometrie unghiulară pozitivă pentru a minimiza forțele de tăiere, a reduce căldura de tăiere și a reduce deformarea piesei de prelucrat.
- Mențineți o viteză de avans constantă pentru a preveni întărirea piesei de prelucrat. Unealta trebuie să fie întotdeauna în avans în timpul procesului de tăiere. Pentru frezare, adâncimea de tăiere radială (ae) trebuie să fie de 30% din raza sculei.
- Folosiți fluide de tăiere de înaltă presiune și debit mare pentru a asigura stabilitatea termică în timpul prelucrării, prevenind degenerarea suprafeței și deteriorarea sculei din cauza temperaturilor excesive.
- Păstrați marginea lamei ascuțită. Uneltele tocite pot duce la acumularea de căldură și la o uzură crescută, crescând semnificativ riscul de defectare a sculei.
- Mașinați aliajele de titan în starea lor cea mai moale ori de câte ori este posibil.Prelucrare CNCdevine mai dificilă după întărire, deoarece tratamentul termic mărește rezistența materialului și accelerează uzura lamei.
- Utilizați o rază mare a vârfului sau teșit atunci când tăiați pentru a maximiza zona de contact a lamei. Această strategie poate reduce forțele de tăiere și căldura în fiecare punct, ajutând la prevenirea spargerii locale. La frezarea aliajelor de titan, viteza de așchiere are cel mai semnificativ impact asupra duratei de viață a sculei, urmată de adâncimea de tăiere radială.
Rezolvați problemele de prelucrare a titanului începând cu lama.
Uzura canelurii lamei care apare in timpul prelucrarii aliajelor de titan este uzura localizata care are loc de-a lungul spatelui si din fata lamei, urmarind directia adancimii de taiere. Această uzură este adesea cauzată de un strat întărit rămas din procesele anterioare de prelucrare. În plus, la temperaturi de prelucrare care depășesc 800°C, reacțiile chimice și difuzia dintre sculă și materialul piesei de prelucrat contribuie la formarea uzurii canelurilor.
În timpul prelucrării, moleculele de titan din piesa de prelucrat se pot acumula în fața lamei din cauza presiunii și temperaturii ridicate, ceea ce duce la un fenomen cunoscut sub numele de muchie încorporată. Când această margine încorporată se desprinde de lamă, poate îndepărta stratul de carbură de pe lamă. Ca rezultat, prelucrarea aliajelor de titan necesită utilizarea materialelor și geometriilor lamelor specializate.
Structura sculei potrivită pentru prelucrarea titanului
Prelucrarea aliajelor de titan se învârte în principal în jurul gestionării căldurii. Pentru a disipa eficient căldura, o cantitate semnificativă de lichid de tăiere de înaltă presiune trebuie aplicată cu precizie și prompt pe muchia de tăiere. În plus, există modele de freze specializate disponibile, care sunt special adaptate pentru prelucrarea aliajelor de titan.
Pornind de la metoda de prelucrare specifică
Cotitură
Produsele din aliaj de titan pot obține o rugozitate bună a suprafeței în timpul strunjirii, iar întărirea prin lucru nu este severă. Cu toate acestea, temperatura de tăiere este ridicată, ceea ce duce la uzura rapidă a sculei. Pentru a aborda aceste caracteristici, ne concentrăm în primul rând pe următoarele măsuri privind sculele și parametrii de tăiere:
Materiale pentru scule:Pe baza condițiilor existente ale fabricii, sunt selectate materialele pentru scule YG6, YG8 și YG10HT.
Parametrii geometriei sculei:unghiuri adecvate din față și din spate a sculei, rotunjire a balonului.
Când rotiți cercul exterior, este important să mențineți o viteză scăzută de tăiere, o viteză de avans moderată, o adâncime de tăiere mai mare și o răcire adecvată. Vârful sculei nu trebuie să fie mai înalt decât centrul piesei de prelucrat, deoarece aceasta poate duce la blocarea acesteia. În plus, la finisarea și strunjirea pieselor cu pereți subțiri, unghiul principal de deviere al sculei ar trebui să fie în general între 75 și 90 de grade.
Frezarea
Frezarea produselor din aliaj de titan este mai dificilă decât strunjirea, deoarece frezarea este o tăiere intermitentă, iar așchiile sunt ușor de lipit de lamă. Atunci când dinții lipiciați taie din nou piesa de prelucrat, așchiile lipicioase sunt doborâte și o bucată mică de material de sculă este îndepărtată, rezultând așchiere, ceea ce reduce foarte mult durabilitatea sculei.
Metoda de frezare:utilizați în general frezarea în jos.
Material instrument:oțel rapid M42.
Frezarea în jos nu este utilizată de obicei pentru prelucrarea oțelului aliat. Acest lucru se datorează în principal influenței spațiului dintre șurubul mașinii-unelte și piuliță. În timpul frezării în jos, pe măsură ce freza se cuplează cu piesa de prelucrat, forța componentei în direcția de avans se aliniază cu direcția de avans în sine. Această aliniere poate duce la mișcarea intermitentă a mesei piesei de prelucrat, crescând riscul ruperii sculei.
În plus, la frezarea în jos, dinții tăietorului întâlnesc un strat dur la muchia de tăiere, care poate cauza deteriorarea sculei. La frezarea inversă, așchiile trec de la subțire la gros, făcând faza inițială de tăiere predispusă la frecare uscată între unealtă și piesa de prelucrat. Acest lucru poate exacerba aderența așchiilor și ciobirea sculei.
Pentru a obține o frezare mai lină a aliajelor de titan, trebuie luate în considerare câteva considerații: reducerea unghiului frontal și creșterea unghiului spatelui în comparație cu frezele standard. Este recomandabil să folosiți viteze de frezare mai mici și să optați pentru freze cu dinți ascuțiți evitând în același timp frezele cu dinți de lopată.
Atingerea
Când atingeți produse din aliaj de titan, așchiile mici se pot lipi cu ușurință de lamă și piesa de prelucrat. Acest lucru duce la creșterea rugozității suprafeței și a cuplului. Selecția și utilizarea incorectă a robinetului poate cauza întărirea prin lucru, poate duce la o eficiență foarte scăzută a procesării și, ocazional, poate duce la ruperea robinetului.
Pentru a optimiza atingerea, este recomandabil să prioritizați utilizarea unui robinet omis cu un singur fir în loc. Numărul de dinți de pe robinet ar trebui să fie mai mic decât cel al unui robinet standard, de obicei în jur de 2 până la 3 dinți. Este de preferat un unghi conic de tăiere mai mare, secțiunea conică măsurând în general 3 până la 4 lungimi de filet. Pentru a ajuta la îndepărtarea așchiilor, un unghi de înclinare negativ poate fi, de asemenea, șlefuit pe conicitatea de tăiere. Folosirea robinetelor mai scurte poate spori rigiditatea conicii. În plus, conicitatea inversă ar trebui să fie puțin mai mare decât cea standard pentru a reduce frecarea dintre conicitate și piesa de prelucrat.
Alezaj
La alezarea aliajului de titan, uzura sculei nu este, în general, severă, permițând folosirea atât a alezoarelor cu carbură, cât și a oțelului de mare viteză. Atunci când se utilizează alezoare din carbură, este esențial să se asigure rigiditatea sistemului de proces, similară cu cea utilizată la găurire, pentru a preveni ciobirea aleezului.
Principala provocare în alezarea găurilor din aliaj de titan este obținerea unui finisaj neted. Pentru a evita ca lama să se lipească de peretele găurii, lățimea lamei alezei trebuie îngustată cu grijă folosind o piatră de ulei, asigurând totuși o rezistență suficientă. De obicei, lățimea lamei ar trebui să fie între 0,1 mm și 0,15 mm.
Tranziția dintre muchia de tăiere și secțiunea de calibrare ar trebui să aibă un arc neted. Întreținerea regulată este necesară după uzură, asigurându-se că dimensiunea arcului fiecărui dinte rămâne constantă. Dacă este necesar, secțiunea de calibrare poate fi mărită pentru o performanță mai bună.
Foraj
Găurirea aliajelor de titan prezintă provocări semnificative, provocând adesea arderea sau spargerea burghiilor în timpul procesării. Acest lucru rezultă în principal din probleme precum șlefuirea necorespunzătoare a burghiului, îndepărtarea insuficientă a așchiilor, răcirea inadecvată și rigiditatea slabă a sistemului.
Pentru a găuri eficient aliajele de titan, este esențial să vă concentrați pe următorii factori: asigurați o șlefuire corespunzătoare a burghiului, utilizați un unghi superior mai mare, reduceți unghiul frontal al marginii exterioare, creșteți unghiul din spate al marginii exterioare și reglați conicitatea din spate. De 2 până la 3 ori mai mult decât un burghiu standard. Este important să retrageți frecvent unealta pentru a îndepărta rapid așchiile, monitorizând în același timp forma și culoarea așchiilor. Dacă așchiile par catifelate sau dacă culoarea lor se schimbă în timpul găuririi, înseamnă că burghiul devine tocit și trebuie înlocuit sau ascuțit.
În plus, dispozitivul de foraj trebuie să fie fixat în siguranță pe bancul de lucru, cu lama de ghidare aproape de suprafața de prelucrare. Este recomandabil să folosiți un burghiu scurt ori de câte ori este posibil. Când se utilizează alimentarea manuală, trebuie avut grijă să nu avansați sau să retrageți burghiul în gaură. Procedând astfel, lama de găurit se poate freca de suprafața de prelucrare, ducând la întărirea prin lucru și la tocit burghiul.
Măcinare
Probleme frecvente întâlnite la măcinarePiese din aliaj de titan CNCinclud înfundarea roții de șlefuit din cauza așchiilor blocate și a arsurilor de suprafață ale pieselor. Acest lucru se întâmplă deoarece aliajele de titan au o conductivitate termică slabă, ceea ce duce la temperaturi ridicate în zona de măcinare. Aceasta, la rândul său, provoacă lipire, difuzie și reacții chimice puternice între aliajul de titan și materialul abraziv.
Prezența așchiilor lipicioase și a discurilor de șlefuit înfundate reduce semnificativ raportul de șlefuire. În plus, difuzia și reacțiile chimice pot duce la arsuri de suprafață pe piesa de prelucrat, reducând în cele din urmă rezistența la oboseală a piesei. Această problemă este deosebit de pronunțată la șlefuirea pieselor turnate din aliaj de titan.
Pentru a rezolva această problemă, măsurile luate sunt:
Alegeți materialul adecvat al discului abraziv: carbură de siliciu verde TL. Duritatea discului abraziv ușor mai scăzută: ZR1.
Tăierea materialelor din aliaj de titan trebuie controlată prin materiale de scule, fluide de tăiere și parametri de prelucrare pentru a îmbunătăți eficiența globală a prelucrării.
Dacă doriți să aflați mai multe sau să întrebați, vă rugăm să nu ezitați să contactațiinfo@anebon.com
Vânzare fierbinte: fabrică din ChinaComponente de strunjire CNCși CNC miciFrezarea componentelor.
Anebon se concentrează pe extinderea pe piața internațională și și-a stabilit o bază puternică de clienți în țările europene, SUA, Orientul Mijlociu și Africa. Compania acordă prioritate calității ca bază și garantează servicii excelente pentru a satisface nevoile tuturor clienților.
Ora postării: Oct-29-2024