CNC Machining Titanium

Panimula

Ang Titanium ay isang mataas na pinahahalagahan na materyal para sa pambihirang ratio ng lakas sa timbang, superior kaagnasan paglaban, at biocompatibility. Ang mga katangiang ito ay ginagawang napakahalaga sa mga sektor mula sa aerospace at medikal na aparato hanggang sa automotive at marine engineering. CNC (Kontrol sa Numerikal ng Computer) machining ng titan ay nangangailangan ng dalubhasang kaalaman at pamamaraan dahil sa natatanging katangian ng materyal. Ang gabay na ito ay delves sa mga mahahalagang tip, Mga Hamon, at grades ng titanium para effective CNC machining.

1. Bakit Pumili ng Titanium para sa CNC Machining Parts?

Titanium ay pinapaboran para sa CNC machining bahagi dahil sa kanyang natitirang mga katangian:

• Ratio ng Lakas sa Timbang: Nag aalok ang Titanium ng isa sa pinakamataas na ratio ng lakas sa timbang ng anumang metal, paggawa ng mga ito mainam para sa mga application na nangangailangan ng parehong tibay at magaan.
• Paglaban sa kaagnasan: Ito ay natural na bumubuo ng isang proteksiyon oksido layer, na lumalaban sa kaagnasan sa malupit na kapaligiran.
• Biocompatibility: Ang titan ay lumalaban sa kaagnasan, ay may mataas na bio compatibility at di nakakalason na mga katangian na ginagawang mainam para magamit sa industriya ng medikal.
• Hindi magnetic: Ang metal na ito ay walang magnetic katangian.
• Mga Karaniwang Industriya: Aerospace, medikal na, automotive, at marine sektor malawak na gamitin ang titan para sa kanyang mataas na pagganap kakayahan.

2. Mga Hamon na Dapat Isaalang alang Kapag Machining Titanium

Habang CNC machining titanium nag aalok ng maraming mga pakinabang, nagtatanghal din ito ng ilang hamon:

• Mataas na kemikal reaktibiti at galling
  Ang mataas na reaktibiti ng kemikal ng titanium ay maaaring maging sanhi ng mga gas na reaksyon sa ibabaw nito sa panahon ng machining, na humahantong sa oksihenasyon, pag-aagaw, at nabawasan ang paglaban sa kaagnasan. Dagdag pa, ang mababang modulus ng pagkalastiko nito ay ginagawang "gummy," na nagiging sanhi ng ito upang dumikit sa mga tool sa pagputol at humahantong sa pinsala sa tool at mahinang mga pagtatapos sa ibabaw.
• Pag iipon ng Init at Pagputol ng mga Puwersa
  Ang mababang thermal kondaktibiti ng titanium ay nagiging sanhi ng init na naipon sa punto ng pagputol, na humahantong sa mabilis na tool wear at potensyal na pinsala sa ibabaw, lalo na sa mas matigas na haluang metal. Para maibsan ito, gumamit ng isang mas mababang RPM na may mas malaking chip load at mag aplay ng mataas na presyon ng coolant upang mapanatili ang mas malamig na temperatura ng pagputol. Ang mataas na puwersa ng pagputol na kinakailangan para sa titanium machining ay nag aambag din sa tool wear, panginginig ng boses, at nabawasan ang kalidad ng ibabaw.
• Mga Natitirang Stress at Pagpapatigas
  Ang kristal na istraktura ng Titanium alloys ay maaaring dagdagan ang mga puwersa ng pagputol, nagreresulta sa mga natitirang stress na maaaring maging sanhi ng mga bahagi sa warp, basag na basag, o manghina sa paglipas ng panahon, nakakaapekto sa tibay at katumpakan ng mga machined na bahagi.

3. Kapaki pakinabang na Mga Tip para sa Titanium Machining

Upang mapagtagumpayan ang mga hamong ito, ilang estratehiya ang maaaring magamit:

• Pagpili ng Tool: Mag opt para sa karbid o ceramic tool na may tamang geometry at coatings na dinisenyo para sa titan.
• Mga Parameter ng Pagputol: Ayusin ang bilis, rate ng feed, at lalim ng hiwa upang pamahalaan ang init at i minimize ang tool wear.
• Coolant at Pagpapadulas: Gumamit ng mataas na presyon ng coolant upang epektibong pamahalaan ang init at mapahusay ang buhay ng tool.
• Mga Pamamaraan sa Paggawa: Magtrabaho ng matigas na fixturing upang mabawasan ang panginginig ng boses at chatter.
• Diskarte sa Machining: Magtrabaho umakyat paggiling at light depth cuts upang mabawasan ang init at tool load.
• Pamamahala ng Chip: Tiyakin ang mahusay na pag alis ng chip upang maiwasan ang pagpapatigas ng trabaho at mapanatili ang kalidad ng ibabaw.

Ang mga tip na ito ay tumutulong sa pagpapanatili ng buhay ng tool, pagpapabuti ng kahusayan, at pagkamit ng ninanais na pagtatapos.

4. Iba't ibang Titanium Grades para sa CNC Machining

Titanium ay dumating sa iba't ibang grado at alloys, Ang bawat angkop para sa mga tiyak na application na may natatanging mga kalamangan at kahinaan. Narito ang isang maikling buod ng key titanium grades:

Mga Marka ng Pure Titanium

• Grade 1 (Mababang Nilalaman ng Oxygen):

Ang pinakamalambot at pinaka ductile titanium, kilala para sa mahusay na machinability, epekto tigas ng ulo, paglaban sa kaagnasan, at pagiging formable. Gayunpaman, mas mababa ang lakas nito kumpara sa ibang grades. Ito ay ginagamit sa mga medikal, automotive, at mga aplikasyon ng aerospace.

• Grade 2 (Pamantayang Nilalaman ng Oxygen):

Kilala bilang "workhorse titanium," nag aalok ito ng balanse ng lakas, paglaban sa kaagnasan, pagiging formable, at weldability. Karaniwang ginagamit sa mga medikal na aparato at aerospace para sa mga engine ng sasakyang panghimpapawid.

• Grade 3 (Katamtamang Nilalaman ng Oxygen):

Hindi gaanong popular kaysa sa Grades 1 at 2, ngunit nag aalok ng magandang mekanikal na mga katangian, mataas na kaagnasan paglaban, at machinability. Ito ay utilized sa medikal na, marine, at mga patlang ng aerospace.

• Grade 4 (Mataas na Nilalaman ng Oxygen):

Nagtatampok ng mataas na lakas at kaagnasan paglaban ngunit ay mapaghamong sa machine, nangangailangan ng mas maraming coolant at mas mataas na rate ng feed. Ito ay ginagamit sa cryogenic vessels, mga bahagi ng airframe, mga heat exchanger, at mga kagamitan sa CPI.

Mga grado ng Titanium Alloy

• Grade 5 (Ti6Al4V):

Ang isang malawak na ginagamit haluang metal na may 6% aluminyo at 4% vanadium, nag aalok ng mataas na kaagnasan paglaban at formability, bagamat hindi ang pinakamalakas. Ideal para sa pagbuo ng kapangyarihan, marine, at kritikal na mga istraktura ng aerospace.

• Grade 6 (Ti 5 Al 2.5Sn):

Kilala sa katatagan nito, lakas ng loob, at weldability sa mataas na temperatura, paggawa ng angkop para sa airframes at jet engine.

• Grade 7 (Ti-0.15Pd):

Katulad ng Grade 2 Ngunit may idinagdag na palladium para sa pinahusay na paglaban sa kaagnasan. Ito ay mahusay para sa mga kagamitan sa pagproseso ng kemikal dahil sa magandang formability at weldability nito.

• Grade 11 (Ti-0.15Pd):

Tulad ng Grade 7 pero mas ductile at may mas mababang impurity tolerance. Ito ay may bahagyang mas mababang lakas at ginagamit sa marine at chlorate manufacturing.

• Grade 12 (Ti0.3Mo0.8Ni):

Naglalaman ng 0.8% nickel at 0.3% molibdenum, nag aalok ng superior weldability, lakas ng mataas na temperatura, at paglaban sa kaagnasan. Ginagamit sa mga heat exchanger, marine, at mga bahagi ng sasakyang panghimpapawid.

• Grade 23 (T6Al4V-ELI):

Kilala rin bilang extra low interstitial o TAV-EIL, ang grade 23 titanium nagbabahagi ng mga katulad na katangian sa grado 5 pero mas dalisay ba. Ito ay may magandang fracture toughness, biocompatibility, at mahinang relatibong machinability. Ito ay nakakahanap ng paggamit sa produksyon ng orthopedic pins, Mga tornilyo, mga kirurhiko staples, at orthodontic appliances.

5. Paghahambing ng Titanium Grades para sa Machining

Machinability ay nag iiba sa mga grado, may purong titan (Mga Grade 1-4) pagiging mas machinable kaysa sa mga alloyed grades. Kapag pumipili ng grado, Isaalang alang ang mga tiyak na kinakailangan ng iyong aplikasyon, tulad ng paglaban sa kaagnasan, lakas ng loob, at pagiging epektibo sa gastos.

6. Mga Kasangkapan at Kagamitan para sa Machining Titanium

• Mga CNC Machine: Ang mga makinang CNC na may mataas na metalikang kuwintas na may kakayahang tumpak na paggalaw ay mahalaga.
• Mga Uri ng Tooling: End mills, mga drill, at ang mga singit ay dapat na gawa sa mga materyales na lumalaban sa gasgas na kalikasan ng titan, tulad ng coated carbides o ceramics.

7. Paano Pumili ng Tamang Mga Tool sa Paggupit para sa Machining Titan?

Ang pagpili ng tamang mga tool sa pagputol para sa machining titanium ay napakahalaga dahil sa mga natatanging katangian ng metal, tulad ng mataas na lakas, mababang thermal kondaktibiti, at reaktibiti ng kemikal. Ang mga katangiang ito ay gumagawa ng titan na mapaghamong sa makina, nangangailangan ng mga tiyak na materyales ng tool, mga geometry, at coatings upang makamit ang pinakamainam na mga resulta. Narito ang isang gabay sa pagpili ng tamang mga tool sa pagputol para sa titan machining:

1. Piliin ang Angkop na Materyal ng Tool

• Mga Tool sa Carbide: Ang mga tool sa karbid ay ang pinaka karaniwang pagpipilian para sa titan machining dahil sa kanilang katigasan, tigas na tigas, at paglaban sa pagsusuot. Ang mga grado na may mataas na nilalaman ng cobalt ay ginusto habang nag aalok sila ng mas mahusay na paglaban sa init at pagpapanatili ng gilid.
• Pinahiran karbid Tools: Paglalapat ng mga coatings tulad ng Titanium Aluminum Nitride (TiAlN) o Aluminyo Chromium Nitride (AlCrN) upang karbid tool nagpapabuti paglaban sa init at binabawasan ang tool wear. Ang mga coatings ay tumutulong upang mapawi ang init ang layo mula sa cutting edge at mabawasan ang mga reaksyon ng kemikal na may titan.
• Mga Tool ng Cermet: Binubuo ng ceramic at metal, Ang mga tool ng Cermet ay nagbibigay ng mahusay na paglaban sa pagsusuot at maaaring mahawakan ang mas mataas na bilis ng pagputol. Ang mga ito ay angkop para sa pagtatapos ng mga operasyon kung saan mas kaunting init ang nabuo.
• Keramika at Polycrystalline Diamond (PCD) Mga tool: Para sa mga tiyak na mataas na bilis ng pagtatapos ng mga application, ceramic o PCD tool ay maaaring maging epektibo. Gayunpaman, ang mga ito ay malutong at hindi mainam para sa mga operasyon ng roughing dahil sa kanilang kakulangan ng katigasan.

2. Piliin ang Tamang Tool Geometry

• Matalim na mga gilid ng pagputol: Gumamit ng mga tool na may matalim, positibong rake anggulo upang mabawasan ang pagputol pwersa at mabawasan ang init henerasyon. Ang mga matatalim na tool ay tumutulong din na maiwasan ang pagpapatigas ng trabaho at galling, na kung saan ay karaniwang mga isyu kapag machining titan.
• Optimal Helix Anggulo: Ang pagpili ng mga tool na may tamang anggulo ng helix ay nagpapabuti sa paglikas ng chip at binabawasan ang panginginig ng boses, na kung saan ay napakahalaga para sa pagpapanatili ng kalidad ng ibabaw tapusin at buhay ng tool. Ang isang mas mataas na helix anggulo ay madalas na mas epektibo sa pagbabawas ng chatter.
• Malakas na Core at Matigas na Disenyo: Ang mga end mill na may mas makapal na core at nabawasan ang mga bilang ng flute ay mas malakas at mas madaling kapitan ng paglihis, na tumutulong sa pagpapanatili ng katumpakan at mabawasan ang panganib ng pagbasag sa panahon ng mabibigat na pagbawas.

3. Isaalang alang ang Tool Coatings at Paggamot

• TiAlN at AlCrN coatings: Ang mga coatings ay dinisenyo upang makatiis mataas na temperatura at mabawasan ang kemikal affinity sa pagitan ng tool at titan, pagbaba ng mga pagkakataon ng built up na gilid (BUE) pagbuo at galling.
• Carbon na Parang Diamond (DLC) Mga patong: Para sa mga tiyak na aplikasyon, Ang mga coating ng DLC ay maaaring mag alok ng pinahusay na pagganap sa pamamagitan ng pagbabawas ng alitan at pagtaas ng paglaban sa pagsusuot, lalo na sa mga di ferrous titanium alloys.

4. I-optimize ang Mga Parameter ng Paggupit

• Mas mababang Mga Bilis ng Pagputol: Ang mababang thermal kondaktibiti ng Titanium ay nangangahulugan na ang init ay nananatiling puro malapit sa lugar ng pagputol. Paggamit ng mas mababang bilis ng pagputol (Karaniwan 30-60 metro bawat minuto) Tumutulong sa pamamahala ng pag iipon ng init at nagpapahaba ng buhay ng tool.
• Mga Rate ng Katamtamang Feed: Ang pagbabalanse ng mga rate ng feed sa bilis ng pagputol ay mahalaga. Ang isang katamtamang rate ng feed ay tumutulong sa pagpapanatili ng kapal ng chip, na kung saan ay kinakailangan para sa mahusay na pagwawaldas ng init at pag iwas sa trabaho hardening.
• Mataas na Presyon ng Coolant: Ang paggamit ng mataas na presyon ng mga sistema ng coolant ay kritikal para sa titan machining. Tumutulong sila sa pag alis ng init at chips mula sa cutting zone, pag iwas sa pinsala sa tool at pagtiyak ng mas mahusay na mga pagtatapos sa ibabaw.

5. Magtrabaho ng Tamang Tool Path Strategy

• Trochoidal paggiling: Ang advanced milling strategy na ito ay nagsasangkot ng pagkuha ng mas maliit na radial depths ng cut at mataas na axial depths, na nagpapaliit sa pagbuo ng init at pantay pantay na namamahagi ng mga puwersa ng pagputol, Pagpapahusay ng Buhay ng Tool.
• pekas pagbabarena: Kapag nagbubutas ng titan, peck pagbabarena ay maaaring gamitin upang masira chips at lumikas ang mga ito mula sa butas, pagbabawas ng panganib ng chip clogging at pag iipon ng init.
• Constant Cutter Engagement: Panatilihin ang isang patuloy na anggulo ng pakikipag ugnayan ng cutter upang maiwasan ang biglaang pagbabago sa pag load, na maaaring maging sanhi ng vibrations at makakaapekto sa buhay ng tool at bahagi ng kalidad.

6. Tiyakin ang Wastong Paghawak ng Trabaho at Tigas ng Machine

• Matatag na Paghawak sa Trabaho: Gumamit ng mataas na katumpakan, matigas na mga solusyon sa workholding upang mabawasan ang mga vibrations at matiyak ang katatagan sa panahon ng machining. Nabawasan ang panginginig ng boses hindi lamang nagpapabuti sa ibabaw tapusin ngunit din pinipigilan ang tool chipping.
• Mga Rigla na Mga Tool sa Machine: CNC machine na may mataas na tigas at damping kapasidad ay mahalaga para sa machining titanium epektibong. Tumutulong ang mga ito na mabawasan ang mga vibration, mapanatili ang katatagan ng tool, at magbigay ng tumpak na kontrol sa pagputol pwersa.

8. Mga Pagtatapos sa Ibabaw para sa Mga Bahagi ng Machined Titanium

Isang hanay ng mga ibabaw ng pagtatapos pamamaraan ay maaaring mapahusay ang CNC machined titanium produkto para sa functional at aesthetic dahilan. Titanium ay maaaring tapos na gamit ang mga pamamaraan tulad ng buli, Palabok na patong, PVD patong na patong, Pagsipilyo, pag anod ng, at bead blasting upang makamit ang ninanais na mga pagtatapos sa ibabaw na nakakatugon sa mga tiyak na pamantayan ng industriya.

9. Advanced na Mga Pamamaraan para sa Titanium Machining

• Cryogenic Machining: Ginagamit ang liquid nitrogen para palamigin ang cutting area, pagbabawas ng tool wear at pagpapabuti ng bahagi ng kalidad.
• Ultrasonic-tinulungan machining: Pinahuhusay ang mga rate ng pag alis ng materyal at binabawasan ang tool wear sa pamamagitan ng paglalapat ng ultrasonic vibrations.
• 5-Axis Machining: Mainam para sa paglikha ng mga kumplikadong geometries at pagtiyak ng mataas na katumpakan sa maraming panig na bahagi.

10. Quality Control sa CNC Machining Titanium

Ang pagpapanatili ng masikip na tolerances at katumpakan ay napakahalaga kapag machining titanium. Kabilang sa mga hakbang sa kontrol sa kalidad:

• Coordinate Pagsukat Machine (CMM): Para sa tumpak na mga sukat at pagsunod sa mga pagtutukoy.
• Mga Paggamot Pagkatapos ng Machining: Lunas sa init, ibabaw ng pagtatapos, at inspeksyon matiyak na ang pangwakas na produkto ay nakakatugon sa mga pagtutukoy.

11. Mga Karaniwang Aplikasyon ng Mga Bahagi ng Machined Titanium

Titanium ay malawakang ginagamit sa buong industriya para sa mga bahagi na nangangailangan ng lakas, magaan na mga katangian, at paglaban sa kaagnasan:

Industriya ng Dagat / Naval

Ang pambihirang paglaban sa kaagnasan ng Titanium ay ginagawang mainam para sa mga aplikasyon ng dagat. Ito ay karaniwang ginagamit sa produksyon ng propeller shafts, sa ilalim ng dagat robotics, pag rigging, mga balbula ng bola, mga marine heat exchanger, piping ng sistema ng sunog, mga bomba, tambutso stack liners, at onboard na mga sistema ng paglamig.

Aerospace

Mataas na ratio ng lakas sa timbang ng titanium, paglaban sa kaagnasan, at init tolerance gawin itong isang ginustong materyal sa aerospace. Ito ay ginagamit para sa mga bahagi ng upuan, mga bahagi ng turbine, mga shaft, Mga balbula, mga pabahay, mga filter, at mga bahagi ng sistema ng pagbuo ng oxygen.

Automotive

Habang ang aluminyo ay madalas na pinapaboran sa sektor ng automotive dahil sa pagkakaroon nito at pagiging epektibo sa gastos, Ginagamit pa rin ang titanium para sa mga bahagi na may mataas na pagganap. Kabilang dito ang mga balbula, balbula springs, mga retainers, preno caliper pistons, Mga pin ng piston ng engine, suspensyon ng mga bukal, itigil ang mga bracket, mga rockers ng engine, at nagkokonekta ng mga rod.

Medikal at Dental

Ang Titanium ay lubos na pinahahalagahan sa larangan ng medisina para sa paglaban sa kaagnasan nito, mababang electrical kondaktibiti, at biocompatibility. Ito ay ginagamit sa buto screws, dental implants, cranial screws para sa fixation, mga baras ng gulugod, mga konektor, mga plato, at orthopedic pins.

12. Mga Hinaharap na Trend sa Titanium Machining

• Mga Pagsulong sa Mga Materyales at Coatings ng Tooling: Ang mga bagong materyales at coatings ay magpapahaba ng buhay ng tool at mapabuti ang kahusayan sa machining.
• Mga makabagong likha sa mga diskarte sa Machining at automation: Ang automation ay magpapahusay sa pagiging produktibo at pagkakapare pareho.
• Mga Kasanayan sa Machining na Sustainable at Cost-Effective: Tumuon sa pagliit ng basura at pagkonsumo ng enerhiya.

13. Piliin ang DEZE para sa Machining Titanium Parts

Nag aalok ang DEZE ng kadalubhasaan sa CNC machining titanium na may advanced na kagamitan, mga bihasang machinist, at isang pangako sa kalidad, pagtiyak ng mataas na kalidad na mga bahagi na nababagay sa iyong mga tiyak na kinakailangan.

14. Pangwakas na Salita

Ang mga natatanging katangian ng titanium ay ginagawang isang mahalagang materyal para sa CNC machining. Sa kabila ng mga hamon, Ang pagsunod sa mga pinakamahusay na kasanayan at paggamit ng mga advanced na pamamaraan ay maaaring magbunga ng pambihirang mga resulta. Kung para sa mga bahagi ng aerospace o mga medikal na aparato, pagpili ng tamang grado at paggamit ng mga epektibong diskarte sa machining ay susi sa matagumpay na mga proyekto ng titan machining.

Sanggunian sa nilalaman：https://dz-machining.com/titanium-vs-aluminum/

Mga FAQ

Mas mahirap ba ang titan sa makina kaysa sa bakal?

Oo nga, Ang Titanium ay mas mapaghamong sa makina kaysa sa bakal, pangunahin dahil sa mataas na punto ng pagtunaw nito at hilig na mag stretch sa halip na masira. Ang malleability na ito ay ginagawang mas mahirap na makina nang tumpak.

Ano ang milling feed rate para sa titan?

Para sa paggiling ng titan, isang bilis ng pagputol ng 40 sa 150 m / min ay inirerekomenda, may feed rate na mula sa 0.03 sa 0.15 mm per tooth.

Paano mo mapawi ang stress sa titan pagkatapos ng machining?

Ang mga haluang metal ng titan ay maaaring sumailalim sa pag alis ng stress nang hindi nawawala ang kanilang lakas o ductility. Ang prosesong ito ay nagsasangkot ng pag init ng metal upang 595-705 °C (1100-1300 °F) sa loob ng isa hanggang dalawang oras, sinundan ng paglamig ng hangin.