Sedan upptäckten av titan 1790 har människor utforskat dess extraordinära egenskaper i över ett sekel. 1910 tillverkades titanmetall först, men resan mot att använda titanlegeringar var lång och utmanande. Det var inte förrän 1951 som industriell produktion blev verklighet.
Titanlegeringar är kända för sin höga specifika hållfasthet, korrosionsbeständighet, hög temperaturbeständighet och utmattningsbeständighet. De väger bara 60 % så mycket som stål med samma volym men är ändå starkare än legerat stål. På grund av dessa utmärkta egenskaper används titanlegeringar alltmer inom olika områden, inklusive flyg, rymd, kraftproduktion, kärnenergi, sjöfart, kemikalier och medicinsk utrustning.
Orsaker till varför titanlegeringar är svåra att bearbeta
De fyra huvudsakliga egenskaperna hos titanlegeringar – låg värmeledningsförmåga, betydande arbetshärdning, hög affinitet för skärande verktyg och begränsad plastisk deformation – är nyckelskälen till att dessa material är utmanande att bearbeta. Deras skärprestanda är bara cirka 20 % av lättkapningsbart stål.
Låg värmeledningsförmåga
Titanlegeringar har en värmeledningsförmåga som bara är cirka 16 % av den för 45# stål. Denna begränsade förmåga att leda bort värme under bearbetningen leder till en betydande temperaturhöjning vid skäreggen; i själva verket kan spetstemperaturen under bearbetningen överstiga den för 45 # stål med mer än 100 %. Denna förhöjda temperatur orsakar lätt diffust slitage på skärverktyget.
Svår arbetshärdning
Titanlegering uppvisar ett betydande arbetshärdningsfenomen, vilket resulterar i ett mer uttalat ythärdande lager jämfört med rostfritt stål. Detta kan leda till utmaningar i efterföljande bearbetning, såsom ökat slitage på verktyg.
Hög affinitet med skärverktyg
Kraftig vidhäftning med titanhaltig hårdmetall.
Liten plastisk deformation
Elasticitetsmodulen för 45 stål är ungefär hälften, vilket leder till betydande elastisk återhämtning och kraftig friktion. Dessutom är arbetsstycket känsligt för klämdeformation.
Tekniska tips för bearbetning av titanlegeringar
Baserat på vår förståelse av bearbetningsmekanismerna för titanlegeringar och tidigare erfarenheter, här är de viktigaste tekniska rekommendationerna för bearbetning av dessa material:
- Använd blad med positiv vinkelgeometri för att minimera skärkrafterna, minska skärvärmen och minska deformationen av arbetsstycket.
- Håll en konstant matningshastighet för att förhindra att arbetsstycket härdar. Verktyget ska alltid vara i matning under skärprocessen. För fräsning bör det radiella skärdjupet (ae) vara 30 % av verktygets radie.
- Använd högtrycks- och högflödesskärvätskor för att säkerställa termisk stabilitet under bearbetning, förhindra ytdegenerering och verktygsskador på grund av för höga temperaturer.
- Håll kniveggen vass. Trötta verktyg kan leda till värmeackumulering och ökat slitage, vilket avsevärt ökar risken för verktygsfel.
- Bearbeta titanlegeringar i sitt mjukaste tillstånd när det är möjligt.CNC-bearbetningblir svårare efter härdning, eftersom värmebehandling ökar materialets styrka och påskyndar bladslitaget.
- Använd en stor spetsradie eller avfasning när du skär för att maximera kontaktytan på bladet. Denna strategi kan minska skärkrafter och värme vid varje punkt, vilket hjälper till att förhindra lokalt brott. Vid fräsning av titanlegeringar har skärhastigheten den mest betydande inverkan på verktygets livslängd, följt av det radiella skärdjupet.
Lös problem med titanbearbetning genom att börja med bladet.
Slitaget på bladets spår som uppstår under bearbetningen av titanlegeringar är lokalt slitage som sker längs baksidan och framsidan av bladet, efter skärdjupets riktning. Detta slitage orsakas ofta av ett härdat lager som blivit över från tidigare bearbetningsprocesser. Vid bearbetningstemperaturer som överstiger 800°C bidrar dessutom kemiska reaktioner och diffusion mellan verktyget och arbetsstyckets material till bildandet av spårslitage.
Under bearbetning kan titanmolekyler från arbetsstycket samlas framför bladet på grund av högt tryck och temperatur, vilket leder till ett fenomen som kallas en uppbyggd egg. När denna uppbyggda egg lossnar från bladet kan den ta bort hårdmetallbeläggningen på bladet. Som ett resultat kräver bearbetning av titanlegeringar användningen av specialiserade bladmaterial och geometrier.
Verktygsstruktur lämplig för titanbearbetning
Bearbetningen av titanlegeringar kretsar främst kring att hantera värme. För att effektivt avleda värme måste en betydande mängd högtrycksskärvätska appliceras exakt och snabbt på skäreggen. Dessutom finns det specialiserade fräsdesigner tillgängliga som är speciellt skräddarsydda för titanlegeringsbearbetning.
Utgående från den specifika bearbetningsmetoden
Vändning
Titanlegeringsprodukter kan uppnå god ytjämnhet under svarvning, och arbetshärdningen är inte allvarlig. Skärtemperaturen är dock hög, vilket leder till snabbt verktygsslitage. För att komma till rätta med dessa egenskaper fokuserar vi i första hand på följande åtgärder avseende verktyg och skärparametrar:
Verktygsmaterial:Baserat på fabrikens befintliga förhållanden väljs YG6, YG8 och YG10HT verktygsmaterial.
Verktygsgeometriparametrar:lämpliga verktyg främre och bakre vinklar, verktygsspetsavrundning.
När du vrider den yttre cirkeln är det viktigt att hålla en låg skärhastighet, en måttlig matningshastighet, ett djupare skärdjup och tillräcklig kylning. Verktygsspetsen bör inte vara högre än mitten av arbetsstycket, eftersom det kan leda till att det fastnar. Vid bearbetning och svarvning av tunnväggiga delar bör dessutom verktygets huvudsakliga avböjningsvinkel vara mellan 75 och 90 grader.
Fräsning
Fräsning av titanlegeringsprodukter är svårare än svarvning, eftersom fräsning är intermittent skärning och spånen är lätt att fästa vid bladet. När de klibbiga tänderna skär in i arbetsstycket igen slås de klibbiga spånen av och en liten bit verktygsmaterial tas bort, vilket resulterar i flisning, vilket kraftigt minskar verktygets hållbarhet.
Fräsmetod:använd i allmänhet dunfräsning.
Verktygsmaterial:höghastighetstål M42.
Dunfräsning används vanligtvis inte för bearbetning av legerat stål. Detta beror främst på påverkan av gapet mellan verktygsmaskinens ledskruv och mutter. Under nedfräsning, när fräsen griper in i arbetsstycket, kommer komponentkraften i matningsriktningen i linje med själva matningsriktningen. Denna inriktning kan leda till intermittent rörelse av arbetsstyckets bord, vilket ökar risken för verktygsbrott.
Vid nedfräsning möter skärtänderna dessutom ett hårt lager vid skäreggen, vilket kan orsaka verktygsskador. Vid omvänd fräsning övergår spånen från tunna till tjocka, vilket gör den initiala skärfasen utsatt för torrfriktion mellan verktyget och arbetsstycket. Detta kan förvärra spånvidhäftning och flisning av verktyget.
För att uppnå jämnare fräsning av titanlegeringar bör flera överväganden tas i beaktande: att minska frontvinkeln och öka bakvinkeln jämfört med vanliga fräsar. Det är tillrådligt att använda lägre fräshastigheter och välja fräsar med skarpa kuggar samtidigt som du undviker fräsar med skyffeltand.
Tappning
Vid tappning av titanlegeringsprodukter kan små spån lätt fastna på bladet och arbetsstycket. Detta leder till ökad ytjämnhet och vridmoment. Felaktigt val och användning av kranar kan orsaka arbetshärdning, resultera i mycket låg bearbetningseffektivitet och ibland leda till kranbrott.
För att optimera tappningen, är det lämpligt att prioritera att använda en en-tråd-på-plats överhoppad tapp. Antalet tänder på kranen bör vara färre än för en vanlig kran, vanligtvis cirka 2 till 3 tänder. En större avsmalningsvinkel är att föredra, där den koniska sektionen vanligtvis mäter 3 till 4 gänglängder. För att underlätta borttagningen av spån kan en negativ lutningsvinkel också slipas på avsmalningen. Användning av kortare kranar kan förbättra konans styvhet. Dessutom bör den omvända konan vara något större än standard för att minska friktionen mellan konan och arbetsstycket.
Brotschar
Vid brotschning av titanlegering är verktygsslitaget i allmänhet inte stort, vilket gör det möjligt att använda både hårdmetall- och höghastighetstålbrottschar. Vid användning av hårdmetallbrottsar är det viktigt att säkerställa processsystemets styvhet, liknande den som används vid borrning, för att förhindra flisning av brotschen.
Den största utmaningen vid brotschning av titanlegeringshål är att uppnå en jämn finish. För att undvika att bladet fastnar i hålväggen, bör bredden på brotschbladet försiktigt minskas med en oljesten samtidigt som tillräcklig styrka säkerställs. Vanligtvis bör bladets bredd vara mellan 0,1 mm och 0,15 mm.
Övergången mellan skäreggen och kalibreringssektionen bör ha en jämn båge. Regelbundet underhåll är nödvändigt efter slitage, vilket säkerställer att bågstorleken på varje tand förblir konsekvent. Vid behov kan kalibreringsdelen förstoras för bättre prestanda.
Borrning
Borrning av titanlegeringar innebär betydande utmaningar, vilket ofta gör att borrkronor brinner eller går sönder under bearbetningen. Detta beror främst på problem som felaktig borrslipning, otillräcklig borttagning av spån, otillräcklig kylning och dålig systemstyvhet.
För att effektivt borra titanlegeringar är det viktigt att fokusera på följande faktorer: säkerställ korrekt slipning av borrkronan, använd en större toppvinkel, minska den yttre kantens främre vinkel, öka den yttre kantens bakåtvinkel och justera den bakre avsmalningen för att vara 2 till 3 gånger så mycket som en standardborr. Det är viktigt att ofta dra tillbaka verktyget för att snabbt ta bort spån, samtidigt som man övervakar spånornas form och färg. Om spånen verkar fjäderliknande eller om deras färg ändras under borrning, indikerar det att borrkronan håller på att bli trubbig och bör bytas ut eller slipas.
Dessutom måste borrjiggen vara säkert fäst vid arbetsbänken, med styrbladet nära bearbetningsytan. Det är lämpligt att använda en kort borrkrona när det är möjligt. När manuell matning används, bör man se till att inte föra fram eller dra tillbaka borrkronan i hålet. Om du gör det kan det få borrbladet att gnugga mot bearbetningsytan, vilket leder till att arbetet hårdnar och borrkronan mattas.
Slipning
Vanliga problem som uppstår vid slipningCNC titanlegeringsdelarinkluderar igensättning av slipskivor på grund av fastnade spån och ytbrännskador på delarna. Detta beror på att titanlegeringar har dålig värmeledningsförmåga, vilket leder till höga temperaturer i slipzonen. Detta orsakar i sin tur bindning, diffusion och starka kemiska reaktioner mellan titanlegeringen och det slipande materialet.
Närvaron av klibbiga spån och igensatta slipskivor minskar slipförhållandet avsevärt. Dessutom kan diffusion och kemiska reaktioner resultera i ytbrännskador på arbetsstycket, vilket i slutändan minskar utmattningshållfastheten hos delen. Detta problem är särskilt uttalat vid slipning av gjutgods av titanlegering.
För att lösa detta problem är följande åtgärder:
Välj lämpligt slipskivamaterial: grön kiselkarbid TL. Något lägre slipskivans hårdhet: ZR1.
Skärningen av titanlegeringsmaterial måste kontrolleras genom verktygsmaterial, skärvätskor och bearbetningsparametrar för att förbättra den totala bearbetningseffektiviteten.
Om du vill veta mer eller fråga är du välkommen att kontaktainfo@anebon.com
Hot Sale: Fabrik i Kina som producerarCNC-svarvningskomponenteroch liten CNCFräskomponenter.
Anebon fokuserar på att expandera på den internationella marknaden och har etablerat en stark kundbas i europeiska länder, USA, Mellanöstern och Afrika. Företaget prioriterar kvalitet som sin grund och garanterar utmärkt service för att möta alla kunders behov.
Posttid: 2024-okt-29