Od odkritja titana leta 1790 ljudje že več kot stoletje raziskujejo njegove izjemne lastnosti. Leta 1910 so prvič proizvedli titan, vendar je bila pot do uporabe titanovih zlitin dolga in zahtevna. Šele leta 1951 je industrijska proizvodnja postala resničnost.
Titanove zlitine so znane po visoki specifični trdnosti, odpornosti proti koroziji, odpornosti na visoke temperature in odpornosti proti utrujenosti. Tehtajo le 60 % toliko kot jeklo pri enaki prostornini, vendar so močnejši od legiranega jekla. Zaradi teh odličnih lastnosti se titanove zlitine vse pogosteje uporabljajo na različnih področjih, vključno z letalstvom, vesoljstvom, proizvodnjo električne energije, jedrsko energijo, ladijskim prometom, kemikalijami in medicinsko opremo.
Razlogi, zakaj je titanove zlitine težko obdelati
Štiri glavne značilnosti titanovih zlitin – nizka toplotna prevodnost, znatna delovna utrdba, visoka afiniteta za rezalna orodja in omejena plastična deformacija – so ključni razlogi, zakaj je te materiale težko obdelati. Njihova rezalna zmogljivost je le približno 20 % od jekla, ki ga je enostavno rezati.
Nizka toplotna prevodnost
Titanove zlitine imajo toplotno prevodnost, ki je le približno 16 % toplotne prevodnosti jekla 45#. Ta omejena sposobnost odvajanja toplote med obdelavo vodi do znatnega dviga temperature na rezalnem robu; dejansko lahko temperatura konice med obdelavo preseže temperaturo jekla 45# za več kot 100 %. Ta povišana temperatura zlahka povzroči razpršeno obrabo rezalnega orodja.
Hudo delovno utrjevanje
Titanova zlitina kaže pomemben pojav obdelovalnega utrjevanja, kar ima za posledico bolj izrazito površinsko utrjeno plast v primerjavi z nerjavnim jeklom. To lahko povzroči težave pri nadaljnji obdelavi, kot je povečana obraba orodja.
Visoka afiniteta z rezalnimi orodji
Močan oprijem s cementnim karbidom, ki vsebuje titan.
Majhna plastična deformacija
Modul elastičnosti jekla 45 je približno polovica, kar vodi do znatnega obnavljanja elastičnosti in hudega trenja. Poleg tega je obdelovanec dovzeten za deformacijo zaradi vpenjanja.
Tehnološki nasveti za obdelavo titanovih zlitin
Na podlagi našega razumevanja mehanizmov obdelave titanovih zlitin in prejšnjih izkušenj so tu glavna tehnološka priporočila za obdelavo teh materialov:
- Uporabite rezila s pozitivno geometrijo kota, da zmanjšate rezalne sile, zmanjšate toploto pri rezanju in zmanjšate deformacijo obdelovanca.
- Vzdržujte konstantno hitrost podajanja, da preprečite utrjevanje obdelovanca. Orodje mora biti med postopkom rezanja vedno v pomiku. Pri rezkanju mora biti radialna globina reza (ae) 30 % polmera orodja.
- Uporabite visokotlačne in visoko pretočne rezalne tekočine, da zagotovite toplotno stabilnost med obdelavo, preprečite degeneracijo površine in poškodbe orodja zaradi previsokih temperatur.
- Rob rezila naj bo oster. Topa orodja lahko povzročijo kopičenje toplote in povečano obrabo, kar znatno poveča tveganje za okvaro orodja.
- Obdelujte titanove zlitine v najmehkejšem stanju, kadar koli je to mogoče.CNC obdelavapostane težje po utrjevanju, saj toplotna obdelava poveča trdnost materiala in pospeši obrabo rezila.
- Pri rezanju uporabite velik radij konice ali posneti rob, da povečate kontaktno površino rezila. Ta strategija lahko zmanjša rezalne sile in toploto na vsaki točki, kar pomaga preprečiti lokalne zlome. Pri rezkanju titanovih zlitin ima največji vpliv na življenjsko dobo orodja rezalna hitrost, sledi pa ji radialna globina reza.
Rešite težave s predelavo titana tako, da začnete z rezilom.
Obraba utora rezila, ki se pojavi med obdelavo titanovih zlitin, je lokalizirana obraba, ki se zgodi vzdolž zadnje in sprednje strani rezila, ki sledi smeri globine reza. To obrabo pogosto povzroči utrjena plast, ki je ostala po prejšnjih postopkih obdelave. Poleg tega pri temperaturah obdelave, ki presegajo 800 °C, kemične reakcije in difuzija med orodjem in materialom obdelovanca prispevajo k nastanku obrabe utorov.
Med obdelavo se lahko molekule titana iz obdelovanca kopičijo pred rezilom zaradi visokega tlaka in temperature, kar vodi do pojava, znanega kot nakopičen rob. Ko se ta vgrajeni rob loči od rezila, lahko odstrani karbidno prevleko na rezilu. Posledično je za obdelavo titanovih zlitin potrebna uporaba specializiranih materialov in geometrij rezil.
Struktura orodja primerna za obdelavo titana
Pri obdelavi titanovih zlitin gre predvsem za upravljanje toplote. Za učinkovito odvajanje toplote je treba na rezalni rob natančno in takoj nanesti veliko količino visokotlačne rezalne tekočine. Poleg tega so na voljo specializirani modeli rezkarjev, ki so posebej prilagojeni za obdelavo titanovih zlitin.
Začenši s specifično metodo obdelave
Obračanje
Izdelki iz titanove zlitine lahko med struženjem dosežejo dobro površinsko hrapavost, utrjevanje ob delu pa ni hudo. Vendar pa je temperatura rezanja visoka, kar vodi do hitre obrabe orodja. Za obravnavanje teh značilnosti se osredotočamo predvsem na naslednje ukrepe glede orodij in rezalnih parametrov:
Materiali orodja:Na podlagi obstoječih pogojev v tovarni so izbrani orodni materiali YG6, YG8 in YG10HT.
Parametri geometrije orodja:ustrezen sprednji in zadnji kot orodja, zaokroženost konice orodja.
Pri obračanju zunanjega kroga je pomembno vzdrževati nizko rezalno hitrost, zmeren pomik, večjo globino reza in ustrezno hlajenje. Konica orodja ne sme biti višja od sredine obdelovanca, ker se lahko zatakne. Poleg tega mora biti pri končni obdelavi in struženju tankostenskih delov glavni odklonski kot orodja običajno med 75 in 90 stopinj.
Rezkanje
Rezkanje izdelkov iz titanove zlitine je težje kot struženje, ker je rezkanje prekinjeno rezanje in se ostružki zlahka prilepijo na rezilo. Ko lepljivi zobje ponovno zarežejo v obdelovanec, se lepljivi ostružki odbijejo in majhen kos orodnega materiala se odvzame, kar povzroči odkrušanje, kar močno zmanjša vzdržljivost orodja.
Metoda rezkanja:na splošno uporabite rezkanje navzdol.
Material orodja:hitrorezno jeklo M42.
Rezkanje navzdol se običajno ne uporablja za obdelavo legiranega jekla. To je predvsem posledica vpliva reže med vodilnim vijakom stroja in matico. Med rezkanjem navzdol, ko se rezkalo ujame z obdelovancem, se komponentna sila v smeri podajanja poravna s samo smerjo podajanja. Ta poravnava lahko privede do občasnega premikanja mize obdelovanca, kar poveča nevarnost zloma orodja.
Poleg tega pri rezkanju rezalni zobje naletijo na trdo plast na rezalnem robu, kar lahko povzroči poškodbe orodja. Pri vzvratnem rezkanju ostružki prehajajo iz tankih v debele, zaradi česar je začetna faza rezanja nagnjena k suhemu trenju med orodjem in obdelovancem. To lahko poslabša oprijem odrezkov in odkrušanje orodja.
Da bi dosegli bolj gladko rezkanje titanovih zlitin, je treba upoštevati več vidikov: zmanjšanje sprednjega kota in povečanje zadnjega kota v primerjavi s standardnimi rezkarji. Priporočljivo je, da uporabite nižje hitrosti rezkanja in se odločite za rezkala z ostrimi zobmi, medtem ko se izogibate rezkalom z lopatastimi zobmi.
Tapkanje
Pri rezanju izdelkov iz titanove zlitine se lahko majhni ostružki zlahka prilepijo na rezilo in obdelovanec. To vodi do povečane površinske hrapavosti in navora. Nepravilna izbira in uporaba pipe lahko povzročita otrdelost, povzročita zelo nizko učinkovitost obdelave in občasno povzročita zlom pipe.
Za optimizacijo navoja je priporočljivo dati prednost uporabi preskočenega navoja z eno nitjo na mestu. Število zob na pipi mora biti manjše kot pri standardni pipi, običajno približno 2 do 3 zobje. Zaželen je večji kot rezalne zožitve, pri čemer konični del na splošno meri 3 do 4 dolžine niti. Za pomoč pri odstranjevanju odrezkov lahko na rezalni konus brusite tudi negativni naklonski kot. Uporaba krajših navojev lahko poveča togost zožitve. Poleg tega mora biti vzvratni konus nekoliko večji od standardnega, da se zmanjša trenje med konusom in obdelovancem.
Povrtavanje
Pri povrtavanju titanove zlitine obraba orodja na splošno ni huda, kar omogoča uporabo povrtal iz karbidne trdine in hitroreznega jekla. Pri uporabi karbidnih povrtal je bistvenega pomena zagotoviti togost procesnega sistema, podobno kot pri vrtanju, da preprečimo krušenje povrtala.
Glavni izziv pri povrtavanju lukenj iz titanove zlitine je doseganje gladkega konca. Da bi preprečili, da bi se rezilo prilepilo na steno luknje, je treba širino rezila povrtala previdno zožati z oljnim kamnom, pri tem pa zagotoviti zadostno trdnost. Običajno mora biti širina rezila med 0,1 mm in 0,15 mm.
Prehod med rezalnim robom in kalibrirnim delom mora imeti gladek lok. Po pojavu obrabe je potrebno redno vzdrževanje, ki zagotavlja, da velikost loka vsakega zoba ostane dosledna. Po potrebi se lahko kalibracijski del poveča za boljše delovanje.
Vrtanje
Vrtanje titanovih zlitin predstavlja velik izziv, saj pogosto povzroči, da se svedri med obdelavo vžgejo ali zlomijo. To je predvsem posledica težav, kot so nepravilno brušenje svedrov, nezadostno odstranjevanje ostružkov, neustrezno hlajenje in slaba togost sistema.
Za učinkovito vrtanje titanovih zlitin se je bistveno osredotočiti na naslednje dejavnike: zagotovite pravilno brušenje svedra, uporabite večji vrhnji kot, zmanjšajte sprednji kot zunanjega roba, povečajte zadnji kot zunanjega roba in nastavite zadnji konus, da bo 2- do 3-krat več kot pri standardnem svedru. Pomembno je, da orodje pogosto uvlečete, da takoj odstranite ostružke, hkrati pa spremljate obliko in barvo ostružkov. Če so ostružki pernati ali če se njihova barva med vrtanjem spremeni, to pomeni, da se sveder topi in ga je treba zamenjati ali nabrusiti.
Poleg tega mora biti vrtalna šablona varno pritrjena na delovno mizo, z vodilnim rezilom blizu obdelovalne površine. Če je le mogoče, je priporočljivo uporabiti kratek sveder. Pri ročnem podajanju je treba paziti, da ne premaknete ali umaknete svedra znotraj luknje. To lahko povzroči, da se rezilo svedra drgne ob obdelovalno površino, kar povzroči otrdelost in otopelost svedra.
Brušenje
Pogoste težave pri brušenjuCNC deli iz titanove zlitinevključujejo zamašitev brusilne plošče zaradi zagozdenih ostružkov in površinske opekline na delih. To se zgodi, ker imajo titanove zlitine slabo toplotno prevodnost, kar vodi do visokih temperatur v coni mletja. To pa povzroči lepljenje, difuzijo in močne kemične reakcije med titanovo zlitino in abrazivnim materialom.
Prisotnost lepljivih ostružkov in zamašenih brusov bistveno zmanjša razmerje mletja. Poleg tega lahko difuzija in kemične reakcije povzročijo površinske opekline na obdelovancu, kar na koncu zmanjša trdnost dela proti utrujenosti. Ta problem je še posebej izrazit pri brušenju ulitkov iz titanovih zlitin.
Za rešitev tega problema so sprejeti naslednji ukrepi:
Izberite ustrezen material za brus: zeleni silicijev karbid TL. Nekoliko nižja trdota brusa: ZR1.
Rezanje materialov iz titanove zlitine je treba nadzorovati z orodnimi materiali, rezalnimi tekočinami in parametri obdelave, da se izboljša splošna učinkovitost obdelave.
Če želite izvedeti več ali povpraševanje, vas prosimo, da kontaktirateinfo@anebon.com
Vroča prodaja: proizvaja tovarna na KitajskemCNC komponente za struženjein mali CNCKomponente za rezkanje.
Anebon se osredotoča na širitev na mednarodnem trgu in je vzpostavil močno bazo strank v evropskih državah, ZDA, na Bližnjem vzhodu in v Afriki. Podjetje daje prednost kakovosti kot svojemu temelju in zagotavlja odlične storitve za izpolnjevanje potreb vseh strank.
Čas objave: 29. oktober 2024