CNC apdirbimas titano

Įvadas

Titanas yra labai vertinama medžiaga dėl išskirtinio stiprumo ir svorio santykio, didesnis atsparumas korozijai, ir biologinis suderinamumas. Dėl šių savybių jis yra būtinas įvairiuose sektoriuose – nuo ​​aviacijos ir medicinos prietaisų iki automobilių ir jūrų inžinerijos.. CNC (Skaitmeninis kompiuterio valdymas) titano apdirbimas reikalauja specialių žinių ir technikos dėl unikalių medžiagos savybių. Šiame vadove pateikiami pagrindiniai patarimai, iššūkiai, ir titano klasės efektyviam CNC apdirbimas.

1. Kodėl verta rinktis titaną CNC apdirbimo dalims?

Titanas yra mėgstamas CNC apdirbimo detalėms dėl savo išskirtinių savybių:

• Jėgos ir svorio santykis: Titano stiprumo ir svorio santykis yra vienas didžiausių iš bet kurio metalo, todėl idealiai tinka naudoti, kurioms reikia ir patvarumo, ir lengvumo.
• Atsparumas korozijai: Jis natūraliai sudaro apsauginį oksido sluoksnį, kuris atsparus korozijai atšiaurioje aplinkoje.
• Biologinis suderinamumas: Titanas yra atsparus korozijai, pasižymi dideliu biologiniu suderinamumu ir netoksiškomis savybėmis, todėl puikiai tinka naudoti medicinos pramonėje.
• Nemagnetinis: Šis metalas neturi magnetinių savybių.
• Bendrosios pramonės šakos: Aviacijos ir kosmoso, Medicinos, Automobiliai, ir jūrų sektoriai plačiai naudoja titaną dėl savo didelio našumo galimybių.

2. Iššūkiai, į kuriuos reikia atsižvelgti apdirbant titaną

Nors CNC apdirbimo titanas turi daug privalumų, tai taip pat kelia keletą iššūkių:

• Didelis cheminis reaktyvumas ir pūtimas
  Dėl didelio titano cheminio reaktyvumo apdirbimo metu dujos gali reaguoti su jo paviršiumi, vedantis į oksidaciją, įkyri, ir sumažintas atsparumas korozijai. Be to, mažas elastingumo modulis daro jį „guminu,“, todėl jis prilipo prie pjovimo įrankių ir gali pažeisti įrankius bei blogai apdoroti paviršių.
• Šilumos kaupimo ir pjovimo jėgos
  Dėl mažo titano šilumos laidumo pjovimo taške kaupiasi šiluma, dėl to greitai nusidėvi įrankis ir gali būti pažeistas paviršius, ypač su kietesniais lydiniais. Norėdami tai sušvelninti, naudokite mažesnį apsukų skaičių esant didesnei drožlių apkrovai ir naudokite aukšto slėgio aušinimo skystį, kad išlaikytumėte vėsesnę pjovimo temperatūrą. Didelės pjovimo jėgos, reikalingos titano apdirbimui, taip pat prisideda prie įrankių susidėvėjimo, vibracija, ir pablogėjusi paviršiaus kokybė.
• Liekamieji įtempiai ir sukietėjimas
  Titano lydinių kristalų struktūra gali padidinti pjovimo jėgas, dėl to atsiranda liekamųjų įtempių, dėl kurių dalys gali deformuotis, įtrūkimas, arba laikui bėgant susilpnėja, turinčios įtakos apdirbtų komponentų ilgaamžiškumui ir tikslumui.

3. Naudingi titano apdirbimo patarimai

Norėdami įveikti šiuos iššūkius, gali būti taikomos kelios strategijos:

• Įrankių pasirinkimas: Rinkitės karbido arba keramikos įrankius su tinkamos geometrijos ir dangų, skirtų titanui.
• Pjaustymo parametrai: Sureguliuokite greitį, padavimo greitis, ir pjovimo gylį, kad būtų galima valdyti šilumą ir sumažinti įrankio susidėvėjimą.
• Aušinimo skystis ir tepimas: Naudokite aukšto slėgio aušinimo skystį, kad efektyviai valdytumėte šilumą ir pailgintumėte įrankio tarnavimo laiką.
• Darbo laikymo technika: Naudokite tvirtą tvirtinimą, kad sumažintumėte vibraciją ir triukšmą.
• Apdirbimo strategija: Norėdami sumažinti šilumą ir įrankio apkrovą, naudokite aukštėjimo frezavimą ir lengvus gylio pjūvius.
• Lustų valdymas: Užtikrinkite efektyvų drožlių pašalinimą, kad išvengtumėte sukietėjimo ir išlaikytumėte paviršiaus kokybę.

Šie patarimai padeda išlaikyti įrankio tarnavimo laiką, pagerina efektyvumą, ir pasiekti norimą apdailą.

4. Įvairios titano klasės CNC apdirbimui

Titanas yra įvairių rūšių ir lydinių, kiekvienas tinka konkrečioms programoms, turinčioms unikalių privalumų ir trūkumų. Čia pateikiama glausta pagrindinių titano rūšių apžvalga:

Gryno titano klasės

• Pažymys 1 (Mažas deguonies kiekis):

Minkštiausias ir lankstiausias titanas, žinomas dėl puikaus apdirbimo, Poveikis kietumas, atsparumas korozijai, ir formavimas. Tačiau, jis turi mažesnį stiprumą, palyginti su kitomis klasėmis. Jis naudojamas medicinoje, Automobiliai, ir kosmoso taikymams.

• Pažymys 2 (Standartinis deguonies kiekis):

Žinomas kaip „darbinis arkliukas titanas,“, tai suteikia jėgų pusiausvyrą, atsparumas korozijai, Formavimas, ir suvirinamumas. Dažniausiai naudojamas medicinos prietaisuose ir aviacijos erdvėje orlaivių varikliams.

• Pažymys 3 (Vidutinis deguonies kiekis):

Mažiau populiarus nei Grades 1 ir 2, tačiau pasižymi geromis mechaninėmis savybėmis, didelis atsparumas korozijai, ir apdirbamumą. Jis naudojamas medicinoje, Jūrų, ir kosmoso laukai.

• Pažymys 4 (Didelis deguonies kiekis):

Pasižymi dideliu stiprumu ir atsparumu korozijai, tačiau yra sudėtinga mašinai, reikia daugiau aušinimo skysčio ir didesnių padavimo greičių. Jis naudojamas kriogeniniuose induose, Komponentai su lėktuvu, Šilumokaičiai, ir VKI įranga.

Titano lydinio klasės

• Pažymys 5 (Ti6al4v):

Plačiai naudojamas lydinys su 6% aliuminio ir 4% vanadis, pasižymi dideliu atsparumu korozijai ir formuojamumu, nors ir ne pats stipriausias. Idealiai tinka elektros gamybai, Jūrų, ir svarbios aviacijos erdvės struktūros.

• Pažymys 6 (Iš 5 Al-2,5Sn):

Žinomas dėl savo stabilumo, stiprybė, ir suvirinamumas aukštoje temperatūroje, todėl tinka orlaivių korpusams ir reaktyviniams varikliams.

• Pažymys 7 (Iš-0.15Pd):

Panašus į Grade 2 bet su pridėtu paladžiu, kad būtų padidintas atsparumas korozijai. Jis puikiai tinka cheminio apdorojimo įrangai dėl gero formavimo ir suvirinamumo.

• Pažymys 11 (Iš-0.15Pd):

Kaip Grade 7 bet lankstesnis ir mažesnis tolerancijos priemaišoms. Jis turi šiek tiek mažesnį stiprumą ir yra naudojamas jūrų ir chlorato gamyboje.

• Pažymys 12 (Ti0.3Mo0.8Ni):

Sudėtyje yra 0.8% nikelio ir 0.3% molibdenas, siūlo puikų suvirinamumą, stiprumas aukštoje temperatūroje, ir atsparumas korozijai. Naudojamas šilumokaičiuose, Jūrų, ir orlaivių komponentus.

• Pažymys 23 (T6Al4V-ELI):

Taip pat žinomas kaip ypač žemas intersticinis skelbimas arba TAV-EIL, pažymį 23 titanas pasižymi panašiomis savybėmis kaip ir klasė 5 bet yra švaresnis. Jis turi gerą atsparumą lūžiams, biologinis suderinamumas, ir prastas santykinis apdirbamumas. Jis naudojamas ortopedinių smeigtukų gamyboje, varžtai, chirurginės kabės, ir ortodontinius prietaisus.

5. Titano klasių palyginimas apdirbimui

Apdirbamumas įvairiose klasėse skiriasi, su grynu titanu (Pažymiai 1-4) yra labiau apdirbamas nei legiruotos rūšys. Renkantis pažymį, apsvarstykite konkrečius savo paraiškos reikalavimus, pavyzdžiui, atsparumas korozijai, stiprybė, ir ekonominis efektyvumas.

6. Titano apdirbimo įrankiai ir įranga

• CNC staklės: Labai reikalingos didelio sukimo momento CNC mašinos, galinčios atlikti tikslius judesius.
• Įrankių tipai: Galiniai malūnai, grąžtai, ir įdėklai turi būti pagaminti iš medžiagų, kurios atsparios titano abrazyviniam pobūdžiui, pvz., padengti karbidai ar keramika.

7. Kaip pasirinkti tinkamus pjovimo įrankius titano apdirbimui？

Tinkamų titano pjovimo įrankių pasirinkimas yra labai svarbus dėl unikalių metalo savybių, pavyzdžiui, didelio stiprumo, mažas šilumos laidumas, ir cheminis reaktyvumas. Dėl šių savybių titanas yra sudėtingas mašinai, reikalingos specialios medžiagos, geometrijos, ir dangos, kad būtų pasiekti optimalūs rezultatai. Štai vadovas, kaip pasirinkti tinkamus titano apdirbimui skirtus pjovimo įrankius:

1. Pasirinkite tinkamą įrankio medžiagą

• Karbido įrankiai: Dėl savo kietumo titano apdirbimui dažniausiai pasirenkami karbido įrankiai, Tvirtumas, ir atsparumas dilimui. Pirmenybė teikiama rūšims, kuriose yra daug kobalto, nes jos pasižymi geresniu atsparumu karščiui ir išlaiko kraštus.
• Dengto karbido įrankiai: Dangų, tokių kaip titano aliuminio nitridas, naudojimas (TiAlN) arba aliuminio chromo nitridas (AlCrN) prie karbido įrankių pagerina atsparumą karščiui ir sumažina įrankių susidėvėjimą. Šios dangos padeda išsklaidyti šilumą nuo pjovimo briaunos ir sumažina chemines reakcijas su titanu.
• Kermetiniai įrankiai: Susideda iš keramikos ir metalo, Kermetiniai įrankiai užtikrina puikų atsparumą dilimui ir gali atlaikyti didesnį pjovimo greitį. Jie tinka apdailos darbams, kai susidaro mažiau šilumos.
• Keramikas ir polikristalinis deimantas (PCD) Įrankiai: Konkrečioms didelės spartos apdailos darbams, keramikos arba PCD įrankiai gali būti veiksmingi. Tačiau, jie yra trapūs ir nėra idealūs grublėtoms operacijoms dėl savo kietumo trūkumo.

2. Pasirinkite tinkamą įrankio geometriją

• Aštrūs pjovimo kraštai: Naudokite įrankius su aštriais, teigiami kampai, kad sumažintų pjovimo jėgas ir sumažintų šilumos susidarymą. Aštrūs įrankiai taip pat padeda išvengti darbo sukietėjimo ir dilimo, kurios yra dažnos problemos apdirbant titaną.
• Optimalus spiralės kampas: Pasirinkus įrankius su tinkamu spiralės kampu, pagerėja drožlių pašalinimas ir sumažėja vibracija, kuri yra labai svarbi norint išlaikyti paviršiaus apdailos kokybę ir įrankio tarnavimo laiką. Didesnis spiralės kampas dažnai veiksmingiau sumažina plepėjimą.
• Tvirta šerdis ir standus dizainas: Galiniai frezai su storesnėmis šerdimis ir mažesniu fleitų skaičiumi yra tvirtesni ir mažiau linkę į deformaciją, kuri padeda išlaikyti tikslumą ir sumažinti lūžimo riziką sunkių pjūvių metu.

3. Apsvarstykite įrankių dangą ir apdorojimą

• TiAlN ir AlCrN dangos: Šios dangos sukurtos taip, kad atlaikytų aukštą temperatūrą ir sumažintų cheminį afinitetą tarp įrankio ir titano., sumažinant užstatyto krašto tikimybę (BOW) formavimasis ir galėjimas.
• Į deimantą panaši anglis (DLC) Dangos: Konkrečioms programoms, DLC dangos gali pagerinti našumą sumažindamos trintį ir padidindamos atsparumą dilimui, ypač spalvotųjų titano lydinių.

4. Optimizuokite pjovimo parametrus

• Mažesnis pjovimo greitis: Mažas titano šilumos laidumas reiškia, kad šiluma išlieka koncentruota šalia pjovimo vietos. Naudojant mažesnį pjovimo greitį (paprastai 30-60 metrų per minutę) padeda valdyti šilumos kaupimąsi ir prailgina įrankio tarnavimo laiką.
• Vidutinės tiekimo normos: Labai svarbu subalansuoti padavimo greitį su pjovimo greičiu. Vidutinis padavimo greitis padeda išlaikyti drožlių storį, kuri būtina norint efektyviai išsklaidyti šilumą ir išvengti darbinio grūdinimo.
• Aukšto slėgio aušinimo skystis: Apdorojant titaną labai svarbu naudoti aukšto slėgio aušinimo sistemas. Jie padeda pašalinti šilumą ir drožles iš pjovimo zonos, užkirsti kelią įrankių pažeidimams ir užtikrinti geresnę paviršiaus apdailą.

5. Taikykite tinkamą įrankių kelio strategiją

• Trochoidinis frezavimas: Ši pažangi frezavimo strategija apima mažesnį radialinį pjovimo gylį ir didelį ašinį gylį, kuris sumažina šilumos susidarymą ir tolygiai paskirsto pjovimo jėgas, padidinti įrankio tarnavimo laiką.
• Peck gręžimas: Gręžiant titaną, gręžimas gali būti naudojamas drožlėms sulaužyti ir pašalinti iš skylės, sumažina drožlių užsikimšimo ir šilumos kaupimosi riziką.
• Nuolatinis katerio įsitraukimas: Kad išvengtumėte staigių apkrovos pokyčių, išlaikykite pastovų pjoviklio įsijungimo kampą, kurie gali sukelti vibraciją ir turėti įtakos įrankio tarnavimo laikui bei dalių kokybei.

6. Užtikrinkite tinkamą darbo laikymą ir mašinos tvirtumą

• Stabilus darbo laikymas: Naudokite didelio tikslumo, standūs darbo laikymo sprendimai, siekiant sumažinti vibraciją ir užtikrinti stabilumą apdirbant. Sumažėjusi vibracija ne tik pagerina paviršiaus apdailą, bet ir apsaugo įrankį nuo įtrūkimų.
• Standžios staklės: CNC staklės, turinčios didelį standumą ir slopinimo pajėgumą, yra būtinos norint efektyviai apdirbti titaną. Jie padeda sumažinti vibraciją, išlaikyti įrankio stabilumą, ir užtikrina tikslų pjovimo jėgų valdymą.

8. Mechaniškai apdorotų titano dalių paviršiaus apdaila

Asortimentas paviršiaus apdaila Technika gali pagerinti CNC apdirbtus titano gaminius dėl funkcinių ir estetinių priežasčių. Titaną galima apdailinti naudojant tokius metodus kaip poliravimas, Miltelių danga, PVD danga, Šepetys, anodavimas, ir rutulinis pūtimas, kad būtų pasiekta norima paviršiaus apdaila, atitinkanti konkrečius pramonės standartus.

9. Pažangios titano apdirbimo technologijos

• Kriogeninis apdirbimas: Pjovimo vietai vėsinti naudojamas skystas azotas, sumažinti įrankių nusidėvėjimą ir pagerinti dalių kokybę.
• Ultragarsinis apdirbimas: Taikant ultragarso vibraciją, padidinamas medžiagos pašalinimo greitis ir sumažinamas įrankių nusidėvėjimas.
• 5-Ašies apdirbimas: Idealiai tinka sudėtingoms geometrijoms kurti ir aukštam daugiapusių dalių tikslumui užtikrinti.

10. CNC apdirbimo titano kokybės kontrolė

Apdorojant titaną labai svarbu išlaikyti griežtus leistinus nuokrypius ir tikslumą. Kokybės kontrolės priemonės apima:

• Koordinačių matavimo mašinos (Cmm): Tiksliems matavimams ir specifikacijų laikymuisi.
• Apdorojimas po apdirbimo: Terminis apdorojimas, paviršiaus apdaila, ir patikrinkite, ar galutinis produktas atitinka specifikacijas.

11. Įprasti apdirbtų titano dalių pritaikymai

Titanas plačiai naudojamas visose pramonės šakose komponentams, kuriems reikia tvirtumo, lengvos savybės, ir atsparumas korozijai:

Jūrų / karinio jūrų laivyno pramonė

Dėl išskirtinio titano atsparumo korozijai jis idealiai tinka naudoti jūroje. Jis dažniausiai naudojamas sraigto velenų gamyboje, povandeninė robotika, takelažas, rutuliniai vožtuvai, jūriniai šilumokaičiai, priešgaisrinės sistemos vamzdynai, Siurbliai, išmetimo kamino įdėklai, ir borto aušinimo sistemos.

Aviacijos ir kosmoso

Didelis titano stiprumo ir svorio santykis, atsparumas korozijai, ir atsparumas šilumai daro jį pageidaujama medžiaga kosminėje erdvėje. Jis naudojamas sėdynių komponentams, turbinos dalys, velenai, vožtuvai, korpusai, filtrai, ir deguonies generavimo sistemos dalys.

Automobiliai

Nors aliuminis dažnai yra mėgstamas automobilių sektoriuje dėl jo prieinamumo ir ekonomiškumo, titanas vis dar naudojamas didelio našumo dalims. Tai apima vožtuvus, vožtuvų spyruoklės, laikikliai, stabdžių apkabų stūmokliai, variklio stūmoklio kaiščiai, pakabos spyruoklės, stabdymo skliausteliuose, variklio rokeriai, ir švaistikliai.

Medicina ir odontologija

Titanas labai vertinamas medicinos srityje dėl atsparumo korozijai, mažas elektros laidumas, ir biologinis suderinamumas. Jis naudojamas kauliniams varžtams, dantų implantai, kaukolės varžtai tvirtinimui, stuburo strypai, jungtys, lėkštės, ir ortopediniai kaiščiai.

12. Ateities titano apdirbimo tendencijos

• Įrankių medžiagų ir dangų pažanga: Naujos medžiagos ir dangos prailgins įrankio tarnavimo laiką ir pagerins apdirbimo efektyvumą.
• Apdirbimo technikos ir automatikos naujovės: Automatizavimas padidins produktyvumą ir nuoseklumą.
• Tvari ir ekonomiška apdirbimo praktika: Sutelkite dėmesį į atliekų ir energijos suvartojimo mažinimą.

13. Pasirinkite DEZE titano dalims apdirbti

DEZE siūlo titano CNC apdirbimo patirtį su pažangia įranga, kvalifikuotų mašinistų, ir įsipareigojimas kokybei, užtikrinti aukštos kokybės komponentus, pritaikytus jūsų specifiniams poreikiams.

14. Išvada

Dėl unikalių titano savybių jis yra vertinga medžiaga CNC apdirbimui. Nepaisant iššūkių, geriausios praktikos laikymasis ir pažangių metodų naudojimas gali duoti išskirtinių rezultatų. Nesvarbu, ar tai aviacijos ir kosmoso komponentai, ar medicinos prietaisai, tinkamos klasės pasirinkimas ir veiksmingų apdirbimo strategijų taikymas yra sėkmingų titano apdirbimo projektų pagrindas.

Turinio nuoroda：https://dz-machining.com/titanium-vs-aluminium/

DUK

Ar titaną sunkiau apdirbti nei plieną?

Taip, Titanas yra sudėtingesnis apdirbimui nei plienas, daugiausia dėl aukštos lydymosi temperatūros ir polinkio temptis, o ne lūžti. Dėl šio lankstumo sunku tiksliai apdirbti.

Kokia yra titano frezavimo pastūma?

Titano frezavimui, pjovimo greitis 40 į 150 rekomenduojamas m/min, kurių padavimo greitis svyruoja nuo 0.03 į 0.15 mm vienam dantukui.

Kaip sumažinti įtampą titane po apdirbimo?

Titano lydiniai gali susilpninti įtampą neprarandant stiprumo ar lankstumo. Šis procesas apima metalo kaitinimą 595-705 ° C. (1100-1300 ° F.) nuo vienos iki dviejų valandų, po to aušinimas oru.