CNC megmunkálás titán

Bevezetés

A titán rendkívül értékes anyag a kivételes szilárdság-tömeg aránya miatt, kiváló korrózióállóság, és biokompatibilitás. Ezek a tulajdonságok nélkülözhetetlenné teszik az űrrepüléstől és az orvosi eszközöktől az autóiparig és a tengerészetig.. CNC (Számítógépes numerikus vezérlés) A titán megmunkálása speciális ismereteket és technikákat igényel az anyag egyedi tulajdonságai miatt. Ez az útmutató az alapvető tippeket részletezi, kihívások, és minőségi titán a hatékony CNC megmunkálás.

1. Miért válassza a titánt CNC megmunkálási alkatrészekhez??

A titánt kiemelkedő tulajdonságai miatt kedvelik CNC megmunkálási alkatrészekhez:

• Erő-tömeg arány: A titán a fémek közül az egyik legmagasabb szilárdság-tömeg arányt kínálja, ideálissá teszi a tartósságot és a könnyűséget egyaránt igénylő alkalmazásokhoz.
• Korrózióállóság: Természetes módon védő oxidréteget képez, amely ellenáll a korróziónak zord környezetben.
• Biokompatibilitás: A titán korrózióálló, magas biológiai kompatibilitással és nem mérgező tulajdonságokkal rendelkezik, így ideális az orvosi iparban való használatra.
• Nem mágneses: Ennek a fémnek nincs mágneses jellemzője.
• Közös iparágak: Űrrepülés, orvosi, autóipar, és a tengeri ágazatok széles körben használják a titánt nagy teljesítményű képességei miatt.

2. A titán megmunkálásakor figyelembe veendő kihívások

Míg a titán CNC megmunkálása számos előnnyel jár, több kihívást is jelent:

• Magas kémiai reakcióképesség és gubanc
  A titán nagy kémiai reakcióképessége miatt gázok reakcióba léphetnek a felületével a megmunkálás során, oxidációhoz vezet, öblítés, és csökkentett korrózióállóság. Emellett, alacsony rugalmassági modulusa „gumiszerűvé teszi,”, ami a vágószerszámokhoz tapad, és a szerszám sérüléséhez és rossz felületi minőséghez vezet.
• Hőfelhalmozódás és vágási erők
  A titán alacsony hővezető képessége miatt hő halmozódik fel a vágási ponton, ami gyors szerszámkopáshoz és lehetséges felületi károsodáshoz vezet, főleg keményebb ötvözeteknél. Ennek enyhítésére, használjon alacsonyabb fordulatszámot nagyobb forgácsterhelés mellett, és alkalmazzon nagynyomású hűtőfolyadékot a hidegebb vágási hőmérséklet fenntartása érdekében. A titán megmunkálásához szükséges nagy forgácsolóerők szintén hozzájárulnak a szerszámkopáshoz, rezgés, és csökkent felületi minőség.
• Maradék feszültségek és keményedés
  A titánötvözetek kristályszerkezete növelheti a vágási erőket, maradék feszültségeket eredményezve, amelyek az alkatrészek meghajlását okozhatják, repedés, vagy idővel gyengül, befolyásolja a megmunkált alkatrészek tartósságát és pontosságát.

3. Hasznos tippek a titán megmunkálásához

Leküzdeni ezeket a kihívásokat, többféle stratégia alkalmazható:

• Szerszámválasztás: Válasszon keményfém vagy kerámia szerszámokat, megfelelő geometriával és titánhoz tervezett bevonattal.
• Paraméterek vágási paraméterek: Állítsa be a sebességet, előtolási sebesség, és vágási mélység a hőkezelés és a szerszámkopás minimalizálása érdekében.
• Hűtőfolyadék és kenés: Használjon nagynyomású hűtőfolyadékot a hő hatékony kezelésére és a szerszám élettartamának növelésére.
• Munkatartási technikák: Használjon merev rögzítést, hogy minimalizálja a vibrációt és a zörgést.
• Megmunkálási stratégia: Alkalmazzon mászómarást és könnyű mélységi forgácsolást a hő és a szerszámterhelés csökkentése érdekében.
• Chipkezelés: Biztosítsa a hatékony forgácseltávolítást, hogy elkerülje a keményedést és fenntartsa a felület minőségét.

Ezek a tippek segítenek megőrizni a szerszám élettartamát, a hatékonyság javítása, és a kívánt befejezés elérése.

4. Különböző titánminőségek CNC megmunkáláshoz

A titán különféle minőségekben és ötvözetekben kapható, mindegyik speciális alkalmazásokhoz alkalmas egyedi előnyökkel és hátrányokkal. Íme egy tömör áttekintés a legfontosabb titánminőségekről:

Tiszta titán minőségek

• Fokozat 1 (Alacsony oxigéntartalom):

A legpuhább és leghajlékonyabb titán, kiváló megmunkálhatóságáról ismert, ütközési szilárdság, korrózióállóság, és a megfogalmazhatóság. Viszont, más minőségekhez képest kisebb szilárdságú. Az orvostudományban használják, autóipar, és űrrepülési alkalmazások.

• Fokozat 2 (Szabványos oxigéntartalom):

A „munkaló-titán” néven ismert,” kínálja az erő egyensúlyát, korrózióállóság, Megfogalmazhatóság, és hegeszthetőség. Általánosan használt orvosi eszközökben és repülőgép-hajtóműveknél.

• Fokozat 3 (Közepes oxigéntartalom):

Kevésbé népszerű, mint a Grades 1 és 2, de jó mechanikai tulajdonságokkal rendelkezik, magas korrózióállóság, és a megmunkálhatóság. Az orvostudományban használják, tengeri, és az űrrepülés területén.

• Fokozat 4 (Magas oxigéntartalom):

Nagy szilárdsággal és korrózióállósággal rendelkezik, de kihívást jelent a gép számára, több hűtőfolyadékot és nagyobb adagolási sebességet igényel. Kriogén edényekben használják, repülőgépváz alkatrészek, hőcserélők, és CPI berendezések.

Titán ötvözet minőségek

• Fokozat 5 (Ti6Al4V):

Széles körben használt ötvözet 6% alumínium és 4% vanádium, magas korrózióállóságot és alakíthatóságot kínál, bár nem a legerősebb. Ideális áramtermeléshez, tengeri, és kritikus űrszerkezetek.

• Fokozat 6 (-Y -az 5 Al-2,5Sn):

Stabilitásáról ismert, erő, és hegeszthetőség magas hőmérsékleten, alkalmassá téve repülőgépvázakhoz és sugárhajtóművekhez.

• Fokozat 7 (-Y -az-0.15Pd):

Hasonló a Grade-hez 2 de hozzáadott palládiummal a fokozott korrózióállóság érdekében. Jó alakíthatósága és hegeszthetősége miatt kiválóan alkalmas vegyi feldolgozó berendezésekbe.

• Fokozat 11 (-Y -az-0.15Pd):

Mint Grade 7 de képlékenyebb és kisebb a szennyeződéstűrő képessége. Valamivel kisebb szilárdságú, és tengeri és klorátgyártásban használják.

• Fokozat 12 (Ti0.3Mo0.8Ni):

Tartalmaz 0.8% nikkel és 0.3% molibdén, kiváló hegeszthetőséget kínál, magas hőmérsékletű szilárdság, és korrózióállóság. Hőcserélőkben használják, tengeri, és repülőgép-alkatrészek.

• Fokozat 23 (T6Al4V-ELI):

Más néven extra alacsony interstitial vagy TAV-EIL, az évfolyam 23 A titán hasonló tulajdonságokkal rendelkezik, mint a minőség 5 de tisztább. Jó törésállósággal rendelkezik, biokompatibilitás, és rossz relatív megmunkálhatóság. Felhasználható az ortopéd csapok gyártásában, csavarozók, sebészeti kapcsok, és fogszabályozó készülékek.

5. Titán minőségek összehasonlítása megmunkáláshoz

A megmunkálhatóság típusonként eltérő, tiszta titánnal (Fokozat 1-4) jobban megmunkálható, mint az ötvözött minőségek. A fokozat kiválasztásakor, mérlegelje pályázatának konkrét követelményeit, mint például a korrózióállóság, erő, és költséghatékonyság.

6. Szerszámok és berendezések titán megmunkálásához

• CNC gépek: Elengedhetetlenek a nagy nyomatékú, precíz mozgásra képes CNC gépek.
• Szerszámtípusok: Végmalmok, fúrók, és a betéteknek olyan anyagokból kell készülniük, amelyek ellenállnak a titán koptató jellegének, mint például bevont karbidok vagy kerámiák.

7. Hogyan válasszuk ki a megfelelő vágószerszámokat a titán megmunkálásához?

A megfelelő forgácsolószerszámok kiválasztása a titán megmunkálásához elengedhetetlen a fém egyedi tulajdonságai miatt, mint például a nagy szilárdságú, alacsony hővezető képesség, és kémiai reakcióképesség. Ezek a jellemzők kihívást jelentenek a titán számára a gép számára, speciális szerszámanyagokat igényel, geometriák, és bevonatok az optimális eredmény elérése érdekében. Íme egy útmutató a megfelelő vágószerszámok kiválasztásához a titán megmunkálásához:

1. Válassza ki a megfelelő szerszámanyagot

• Keményfém szerszámok: A keményfém szerszámok a legelterjedtebb választás a titán megmunkálásához keménységük miatt, szívósság, és kopásállóság. A magas kobalttartalmú minőségeket részesítik előnyben, mivel jobb hőállóságot és éltartást biztosítanak.
• Bevonatos keményfém szerszámok: Bevonatok, például titán-alumínium-nitrid felhordása (TiAlN) vagy alumínium-króm-nitrid (AlCrN) a keményfém szerszámokhoz javítja a hőállóságot és csökkenti a szerszámkopást. Ezek a bevonatok segítenek a hő elvezetésében a vágóélről, és minimalizálják a titánnal való kémiai reakciókat.
• Cermet szerszámok: Kerámiából és fémből áll, A cermet szerszámok kiváló kopásállóságot biztosítanak, és nagyobb vágási sebességet is képesek kezelni. Alkalmasak olyan befejező műveletekre, ahol kevesebb hő keletkezik.
• Kerámia és polikristályos gyémánt (PCD) Szerszámok: Speciális nagysebességű befejező alkalmazásokhoz, a kerámia vagy a PCD eszközök hatékonyak lehetnek. Viszont, törékenyek és szívósságuk hiánya miatt nem ideálisak nagyolási műveletekhez.

2. Válassza ki a megfelelő szerszámgeometriát

• Éles vágóélek: Használjon éles szerszámokat, pozitív dőlésszög a vágási erők minimalizálása és a hőképződés csökkentése érdekében. Az éles szerszámok segítenek megelőzni a munka megkeményedését és a sápadtságot is, amelyek gyakori problémák a titán megmunkálása során.
• Optimális spirálszög: A megfelelő csavarvonalszögű szerszámok kiválasztása javítja a forgácselszívást és csökkenti a vibrációt, ami döntő fontosságú a felületminőség és a szerszám élettartamának megőrzése szempontjából. A nagyobb spirálszög gyakran hatékonyabban csökkenti a fecsegést.
• Erős mag és merev kialakítás: A vastagabb maggal és csökkentett horonyszámmal rendelkező szármarók erősebbek és kevésbé hajlamosak az elhajlásra, amely segít megőrizni a pontosságot és csökkenti a törés kockázatát erős vágások során.

3. Fontolja meg a szerszámbevonatokat és -kezeléseket

• TiAlN és AlCrN bevonatok: Ezeket a bevonatokat úgy tervezték, hogy ellenálljanak a magas hőmérsékletnek, és csökkentsék a kémiai affinitást a szerszám és a titán között, csökkentve az él beépülésének esélyét (ÍJ) kialakulása és zsibbadása.
• Gyémántszerű szén (DLC) Bevonatok: Speciális alkalmazásokhoz, A DLC bevonatok fokozott teljesítményt nyújtanak a súrlódás csökkentésével és a kopásállóság növelésével, különösen a színesfém titánötvözetekben.

4. Optimalizálja a vágási paramétereket

• Alacsonyabb vágási sebesség: A titán alacsony hővezető képessége azt jelenti, hogy a hő a vágási terület közelében koncentrálódik. Alacsonyabb vágási sebesség használata (jellemzően 30-60 méter percenként) segít kezelni a felmelegedést és meghosszabbítja a szerszám élettartamát.
• Mérsékelt előtolási sebesség: Az előtolási sebesség és a vágási sebesség kiegyensúlyozása elengedhetetlen. A mérsékelt előtolás segít megőrizni a forgácsvastagságot, ami a hatékony hőelvezetéshez és a munkakeményedés elkerüléséhez szükséges.
• Nagynyomású hűtőfolyadék: A nagynyomású hűtőfolyadék-rendszerek használata kritikus fontosságú a titán megmunkálásánál. Segítenek eltávolítani a hőt és a forgácsot a vágási zónából, megakadályozza a szerszám sérülését és jobb felületi minőséget biztosít.

5. Alkalmazza a megfelelő eszközút stratégiát

• Trochoidális marás: Ez a fejlett marási stratégia kisebb radiális fogásmélységeket és nagy axiális mélységeket foglal magában, amely minimálisra csökkenti a hőtermelést és egyenletesen osztja el a forgácsoló erőket, a szerszám élettartamának növelése.
• Peck Fúrás: Titán fúrásakor, a peck fúrással forgács törhető és kiüríthető a furatból, csökkenti a forgácseltömődés és a hőfelhalmozódás kockázatát.
• Állandó vágó-elköteleződés: Tartson állandó vágófogási szöget, hogy elkerülje a terhelés hirtelen változásait, ami vibrációt okozhat, és befolyásolhatja a szerszám élettartamát és az alkatrész minőségét.

6. Biztosítsa a megfelelő munkatartást és a gép merevségét

• Stabil Munkatartás: Használjon nagy pontosságot, merev munkafogási megoldások a rezgések minimalizálására és a stabilitás biztosítására a megmunkálás során. A csökkentett vibráció nemcsak javítja a felületi minőséget, hanem megakadályozza a szerszámok letöredezését is.
• Merev szerszámgépek: A nagy merevségű és csillapítóképességű CNC gépek elengedhetetlenek a titán hatékony megmunkálásához. Segítenek minimalizálni a vibrációt, megőrizni a szerszám stabilitását, és pontos szabályozást biztosít a vágóerők felett.

8. Megmunkált titán alkatrészek felületkezelése

Egy sor felszíni befejezés A technikák funkcionális és esztétikai okokból javíthatják a CNC-megmunkálású titántermékeket. A titánt olyan módszerekkel lehet befejezni, mint a polírozás, Por bevonat, PVD bevonat, Tisztítás, eloxálás, és gyöngyszórás a kívánt felületi minőség elérése érdekében, amely megfelel az ipari szabványoknak.

9. Fejlett technikák a titán megmunkálásához

• Kriogén megmunkálás: Folyékony nitrogént használ a vágási terület hűtésére, csökkenti a szerszámkopást és javítja az alkatrészek minőségét.
• Ultrahangos megmunkálás: Ultrahangos rezgések alkalmazásával fokozza az anyageltávolítási sebességet és csökkenti a szerszámkopást.
• 5-Tengelymegmunkálás: Ideális összetett geometriák létrehozásához és nagy pontosság biztosításához többoldalas alkatrészeknél.

10. Minőségellenőrzés CNC megmunkálási titánban

A szűk tűréshatárok és a pontosság fenntartása kulcsfontosságú a titán megmunkálásánál. A minőség-ellenőrzési intézkedések közé tartozik:

• Koordináta mérőgépek (CMM): A pontos mérésekhez és az előírások betartásához.
• Megmunkálás utáni kezelések: Hőkezelés, felszíni befejezés, és az ellenőrzés biztosítja, hogy a végtermék megfeleljen az előírásoknak.

11. A megmunkált titán alkatrészek általános alkalmazásai

A titánt széles körben használják az iparágakban olyan alkatrészekhez, amelyek erősséget igényelnek, könnyű tulajdonságok, és korrózióállóság:

Tengerészeti/haditengerészeti ipar

A titán kivételes korrózióállósága ideálissá teszi tengeri alkalmazásokhoz. Általában a propellertengelyek gyártásánál használják, víz alatti robotika, kötélzet, golyóscsapok, tengeri hőcserélők, tűzvédelmi rendszer csővezetékei, szivattyúk, kipufogócső bélések, és fedélzeti hűtőrendszerek.

Űrrepülés

A titán nagy szilárdság/tömeg aránya, korrózióállóság, és hőtűrése miatt kedvelt anyag az űrben. Üléselemekhez használják, turbina alkatrészek, tengelyek, szelepek, házak, szűrők, és oxigénfejlesztő rendszer részei.

Autóipar

Míg az alumíniumot gyakran kedvelik az autóiparban elérhetősége és költséghatékonysága miatt, a titánt még mindig nagy teljesítményű alkatrészekhez használják. Ide tartoznak a szelepek, szeleprugók, rögzítők, féknyereg dugattyúi, motordugattyúcsapok, felfüggesztő rugók, stop zárójelek, motor billenők, és hajtórudak.

Orvosi és Fogászati

A titánt korrózióállósága miatt nagyra értékelik az orvostudományban, alacsony elektromos vezetőképesség, és biokompatibilitás. Csontcsavaroknál használják, fogászati ​​implantátumok, koponyacsavarok a rögzítéshez, gerincrudak, csatlakozók, tányérok, és ortopéd csapok.

12. A titánmegmunkálás jövőbeli trendjei

• Fejlődések a szerszámanyagok és bevonatok terén: Az új anyagok és bevonatok meghosszabbítják a szerszám élettartamát és javítják a megmunkálási hatékonyságot.
• Innovációk a megmunkálási technikákban és az automatizálásban: Az automatizálás növeli a termelékenységet és a konzisztenciát.
• Fenntartható és költséghatékony megmunkálási gyakorlatok: Fókuszáljon a hulladék és az energiafogyasztás minimalizálására.

13. Válassza a DEZE-t a titán alkatrészek megmunkálásához

A DEZE szakértelmet kínál a titán CNC megmunkálásában, fejlett berendezésekkel, szakképzett gépészek, és a minőség iránti elkötelezettség, az Ön egyedi igényeire szabott kiváló minőségű alkatrészek biztosítása.

14. Következtetés

A titán egyedülálló tulajdonságai értékes anyaggá teszik a CNC megmunkálásban. A kihívások ellenére, a legjobb gyakorlatok követése és a fejlett technikák alkalmazása kivételes eredményeket hozhat. Legyen szó repülőgép-alkatrészekről vagy orvosi eszközökről, a megfelelő minőség kiválasztása és a hatékony megmunkálási stratégiák alkalmazása kulcsfontosságú a sikeres titán megmunkálási projektekhez.

Tartalmi hivatkozás：https://dz-machining.com/titanium-vs-aluminium/

GYIK

A titánt nehezebb megmunkálni, mint az acélt??

Igen, A titán megmunkálása nagyobb kihívást jelent, mint az acél, főként magas olvadáspontja és inkább nyúlási, mint törésre való hajlama miatt. Ez az alakíthatóság megnehezíti a pontos megmunkálást.

Mekkora a titán marási előtolása??

Titán marásához, a vágási sebesség 40 -hoz 150 m/perc ajánlott, közötti előtolási sebességgel 0.03 -hoz 0.15 mm foganként.

Hogyan oldja meg a stresszt a titánban megmunkálás után??

A titánötvözetek feszültségmentesülhetnek anélkül, hogy elveszítenék szilárdságukat vagy hajlékonyságukat. Ez a folyamat magában foglalja a fém melegítését 595-705 ° C (1100-1300 ° F) egy-két órán keresztül, majd a léghűtés követte.