С момента открытия титана в 1790 году люди уже более столетия исследуют его необычайные свойства. В 1910 году впервые был произведен металлический титан, но путь к использованию титановых сплавов был долгим и трудным. Лишь в 1951 году промышленное производство стало реальностью.
Титановые сплавы известны своей высокой удельной прочностью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью и усталостной стойкостью. Они весят всего на 60% меньше стали при том же объеме, но прочнее легированной стали. Благодаря этим превосходным свойствам титановые сплавы все чаще используются в различных областях, включая авиацию, аэрокосмическую промышленность, энергетику, атомную энергетику, судоходство, химическую промышленность и медицинское оборудование.
Причины, по которым титановые сплавы трудно поддаются обработке
Четыре основные характеристики титановых сплавов — низкая теплопроводность, значительное деформационное упрочнение, высокая чувствительность к режущим инструментам и ограниченная пластическая деформация — являются ключевыми причинами того, почему эти материалы сложно обрабатывать. Их режущая способность составляет всего около 20% от легкорежущей стали.
Низкая теплопроводность
Титановые сплавы имеют теплопроводность, которая составляет всего около 16% от теплопроводности стали 45#. Эта ограниченная способность отводить тепло во время обработки приводит к значительному повышению температуры на режущей кромке; Фактически, температура наконечника во время обработки может превышать температуру стали 45 # более чем на 100%. Эта повышенная температура легко вызывает диффузный износ режущего инструмента.
Тяжелое упрочнение работы
Титановый сплав демонстрирует значительное явление наклепа, в результате чего образуется более выраженный слой поверхностного упрочнения по сравнению с нержавеющей сталью. Это может привести к проблемам при последующей обработке, например, к повышенному износу инструментов.
Высокая близость к режущим инструментам
Сильная адгезия с титансодержащим твердым сплавом.
Небольшая пластическая деформация
Модуль упругости стали 45 составляет примерно половину, что приводит к значительному упругому восстановлению и сильному трению. Кроме того, заготовка подвержена зажимной деформации.
Технологические советы по обработке титановых сплавов
Основываясь на нашем понимании механизмов обработки титановых сплавов и предыдущем опыте, вот основные технологические рекомендации по обработке этих материалов:
- Используйте лезвия с положительной геометрией угла, чтобы минимизировать силы резания, уменьшить нагрев при резке и уменьшить деформацию заготовки.
- Поддерживайте постоянную скорость подачи, чтобы предотвратить затвердевание заготовки. Во время процесса резания инструмент всегда должен находиться в подаче. При фрезеровании глубина радиального резания (ae) должна составлять 30 % радиуса инструмента.
- Используйте смазочно-охлаждающие жидкости высокого давления и высокой производительности для обеспечения термической стабильности во время обработки, предотвращения дегенерации поверхности и повреждения инструмента из-за чрезмерных температур.
- Держите лезвие острым. Тупые инструменты могут привести к накоплению тепла и повышенному износу, что значительно повышает риск поломки инструмента.
- По возможности обрабатывайте титановые сплавы в максимально мягком состоянии.Механическая обработка с ЧПУпосле закалки становится сложнее, так как термическая обработка увеличивает прочность материала и ускоряет износ лезвия.
- При резке используйте большой радиус кончика или фаску, чтобы максимизировать площадь контакта лезвия. Эта стратегия может уменьшить силы резания и нагрев в каждой точке, помогая предотвратить локальную поломку. При фрезеровании титановых сплавов наибольшее влияние на стойкость инструмента оказывает скорость резания, за которой следует радиальная глубина резания.
Решите проблемы обработки титана, начав с лезвия.
Износ канавки лезвия, возникающий при обработке титановых сплавов, представляет собой локальный износ, происходящий вдоль задней и передней части лезвия в направлении глубины резания. Этот износ часто вызван закаленным слоем, оставшимся от предыдущих процессов обработки. Кроме того, при температуре обработки, превышающей 800°С, химические реакции и диффузия между инструментом и материалом заготовки способствуют образованию канавок.
Во время обработки молекулы титана из заготовки могут накапливаться перед лезвием из-за высокого давления и температуры, что приводит к явлению, известному как нарост на кромке. Когда этот нарост отсоединится от лезвия, это может привести к удалению карбидного покрытия с лезвия. В результате обработка титановых сплавов требует использования лезвий специальных материалов и геометрии.
Конструкция инструмента подходит для обработки титана
Обработка титановых сплавов в первую очередь связана с управлением теплом. Для эффективного рассеивания тепла на режущую кромку необходимо точно и быстро подавать значительное количество смазочно-охлаждающей жидкости под высоким давлением. Кроме того, доступны специальные конструкции фрез, специально предназначенные для обработки титановых сплавов.
Начиная с конкретного метода обработки
Поворот
Изделия из титановых сплавов могут достигать хорошей шероховатости поверхности во время токарной обработки, а упрочнение не является серьезным. Однако температура резания высока, что приводит к быстрому износу инструмента. Чтобы учесть эти характеристики, мы в первую очередь фокусируемся на следующих мерах, касающихся инструментов и параметров резания:
Материалы инструмента:Исходя из существующих на заводе условий, выбраны инструментальные материалы YG6, YG8 и YG10HT.
Параметры геометрии инструмента:соответствующие передние и задние углы инструмента, закругление подсказки.
При точении внешнего круга важно поддерживать низкую скорость резания, умеренную скорость подачи, большую глубину резания и достаточное охлаждение. Острие инструмента не должно находиться выше центра заготовки, так как это может привести к его застреванию. Кроме того, при чистовой обработке и точении тонкостенных деталей основной угол отклонения инструмента обычно должен составлять от 75 до 90 градусов.
Фрезерование
Фрезерование изделий из титановых сплавов сложнее токарной обработки, поскольку фрезерование представляет собой прерывистую резку, и стружка легко налипает на лезвие. При повторном врезании липких зубьев в заготовку липкая стружка сбивается и отрывается небольшой кусочек инструментального материала, в результате чего образуется скол, что значительно снижает долговечность инструмента.
Метод фрезерования:обычно используют попутное фрезерование.
Материал инструмента:быстрорежущая сталь М42.
Попутное фрезерование обычно не используется для обработки легированной стали. В основном это связано с влиянием зазора между ходовым винтом станка и гайкой. Во время попутного фрезерования, когда фреза входит в зацепление с заготовкой, составляющая сила в направлении подачи выравнивается с самим направлением подачи. Такое выравнивание может привести к прерывистому движению стола заготовки, увеличивая риск поломки инструмента.
Кроме того, при попутном фрезеровании зубья фрезы сталкиваются с твердым слоем на режущей кромке, что может привести к повреждению инструмента. При обратном фрезеровании стружка превращается из тонкой в толстую, что делает начальную фазу резания склонной к сухому трению между инструментом и заготовкой. Это может усугубить прилипание стружки и скалывание инструмента.
Чтобы добиться более плавного фрезерования титановых сплавов, следует принять во внимание несколько соображений: уменьшение переднего угла и увеличение заднего угла по сравнению со стандартными фрезами. Целесообразно использовать более низкие скорости фрезерования и выбирать фрезы с острыми зубьями, избегая при этом фрез с лопатообразными зубьями.
Постукивание
При нарезании резьбы на изделиях из титановых сплавов к лезвию и заготовке легко может прилипнуть мелкая стружка. Это приводит к увеличению шероховатости поверхности и крутящего момента. Неправильный выбор и использование метчиков может привести к наклепу, привести к очень низкой эффективности обработки, а иногда и к поломке метчика.
Для оптимизации нарезания резьбы желательно расставить приоритеты в использовании пропуска нарезания резьбы «одна резьба на месте». Количество зубьев на метчике должно быть меньше, чем у стандартного метчика, обычно от 2 до 3 зубьев. Предпочтителен больший угол режущей конусности, при этом секция конуса обычно имеет длину от 3 до 4 длин резьбы. Чтобы облегчить удаление стружки, на режущем конусе можно также отшлифовать отрицательный угол наклона. Использование более коротких метчиков может повысить жесткость конуса. Кроме того, обратный конус должен быть немного больше стандартного, чтобы уменьшить трение между конусом и заготовкой.
Рассверливание
При развертывании титанового сплава износ инструмента, как правило, незначителен, что позволяет использовать развертки как из твердого сплава, так и из быстрорежущей стали. При использовании твердосплавных разверток важно обеспечить жесткость технологической системы, аналогичную той, которая используется при сверлении, чтобы предотвратить выкрашивание развертки.
Основная задача при рассверливании отверстий из титанового сплава — добиться гладкости поверхности. Чтобы избежать прилипания лезвия к стенке отверстия, ширину лезвия расширителя следует тщательно сузить с помощью каменного камня, сохраняя при этом достаточную прочность. Обычно ширина лезвия должна составлять от 0,1 мм до 0,15 мм.
Переход между режущей кромкой и калибровочной частью должен иметь плавную дугу. После возникновения износа необходимо регулярное техническое обслуживание, обеспечивающее постоянный размер дуги каждого зуба. При необходимости раздел калибровки можно расширить для повышения производительности.
Бурение
Сверление титановых сплавов представляет собой серьезную проблему, часто приводящую к возгоранию или поломке сверл во время обработки. В первую очередь это является результатом таких проблем, как неправильная заточка сверл, недостаточное удаление стружки, недостаточное охлаждение и недостаточная жесткость системы.
Для эффективного сверления титановых сплавов важно сосредоточиться на следующих факторах: обеспечить правильную заточку сверла, использовать больший верхний угол, уменьшить передний угол внешней кромки, увеличить задний угол внешней кромки и отрегулировать задний конус так, чтобы он был В 2-3 раза больше, чем у стандартного сверла. Важно часто выдвигать инструмент, чтобы быстро удалять стружку, а также следить за ее формой и цветом. Если стружка выглядит расплывчатой или ее цвет меняется во время сверления, это указывает на то, что сверло затупилось и его следует заменить или заточить.
Кроме того, сверлильный станок должен быть надежно закреплен на верстаке, направляющее полотно должно находиться близко к обрабатываемой поверхности. По возможности рекомендуется использовать короткое сверло. При использовании ручной подачи следует соблюдать осторожность, чтобы не продвигать и не отводить сверло внутрь отверстия. Это может привести к трению лезвия сверла об обрабатываемую поверхность, что приведет к наклепу и затуплению сверла.
Шлифование
Распространенные проблемы, возникающие при шлифовкеДетали из титанового сплава с ЧПУК ним относятся засорение шлифовального круга из-за налипшей стружки и поверхностных прижогов деталей. Это происходит потому, что титановые сплавы обладают плохой теплопроводностью, что приводит к высоким температурам в зоне шлифования. Это, в свою очередь, вызывает связывание, диффузию и сильные химические реакции между титановым сплавом и абразивным материалом.
Наличие прилипшей стружки и засоренных шлифовальных кругов существенно снижает степень помола. Кроме того, диффузия и химические реакции могут привести к ожогам поверхности заготовки, что в конечном итоге снижает усталостную прочность детали. Особенно остро эта проблема проявляется при шлифовании отливок из титановых сплавов.
Для решения этой проблемы приняты следующие меры:
Выберите подходящий материал шлифовального круга: зеленый карбид кремния TL. Немного ниже твердость шлифовального круга: ZR1.
Резка материалов из титановых сплавов должна контролироваться с помощью инструментальных материалов, смазочно-охлаждающих жидкостей и параметров обработки, чтобы повысить общую эффективность обработки.
Если вы хотите узнать больше или запрос, пожалуйста, свяжитесь с намиinfo@anebon.com
Горячие продажи: Производство на заводе в КитаеТокарные детали с ЧПУи малый ЧПУФрезерные компоненты.
Анебон фокусируется на расширении присутствия на международном рынке и создал сильную клиентскую базу в европейских странах, США, на Ближнем Востоке и в Африке. Компания отдает приоритет качеству как своей основе и гарантирует отличный сервис для удовлетворения потребностей всех клиентов.
Время публикации: 29 октября 2024 г.