Titanium pemesinan CNC: Petua, Cabaran, dan aplikasi

Kandungan tunjukkan

Pengenalan

Titanium adalah bahan yang sangat bernilai untuk nisbah kekuatan-ke-berat yang luar biasa, Rintangan kakisan unggul, dan biokompatibiliti. Ciri -ciri ini menjadikannya sangat diperlukan dalam sektor -sektor yang terdiri daripada peranti aeroangkasa dan perubatan ke kejuruteraan automotif dan marin. CNC (Kawalan berangka komputer) Pemesinan Titanium memerlukan pengetahuan dan teknik khusus kerana ciri -ciri unik bahan. Panduan ini menyelidiki petua penting, cabaran, dan gred titanium untuk berkesan Pemesinan CNC.

1. Mengapa Pilih Titanium untuk Bahagian Pemesinan CNC?

Titanium disukai untuk bahagian pemesinan CNC kerana sifatnya yang cemerlang:

Nisbah kekuatan-ke-berat: Titanium menawarkan salah satu nisbah kekuatan-ke-berat tertinggi dari mana-mana logam, menjadikannya sesuai untuk aplikasi yang memerlukan ketahanan dan ringan.
Rintangan kakisan: Secara semula jadi membentuk lapisan oksida pelindung, yang menentang kakisan dalam persekitaran yang teruk.
Biokompatibiliti: Titanium adalah tahan kakisan, Mempunyai ciri-ciri ketat dan sifat tidak beracun yang tinggi menjadikannya sesuai untuk digunakan dalam industri perubatan.
Bukan magnet: Logam ini tidak mempunyai ciri magnet.
Industri biasa: Aeroangkasa, perubatan, Automotif, dan sektor laut secara meluas menggunakan titanium untuk keupayaan berprestasi tinggi.

2. Cabaran untuk dipertimbangkan ketika pemesinan titanium

Walaupun Titanium Pemesinan CNC menawarkan banyak kelebihan, ia juga memberikan beberapa cabaran:

Kereaktifan kimia tinggi dan gempa bumi
Kereaktifan kimia tinggi Titanium boleh menyebabkan gas bertindak balas dengan permukaannya semasa pemesinan, yang membawa kepada pengoksidaan, Embrittlement, dan mengurangkan rintangan kakisan. Di samping itu, modulus keanjalannya yang rendah menjadikannya "gummy,"Menyebabkan ia berpegang pada alat pemotongan dan menyebabkan kerosakan alat dan kemasan permukaan yang lemah.
Memanaskan kuasa dan daya pemotongan
Kekonduksian terma rendah Titanium menyebabkan haba berkumpul di titik pemotongan, yang membawa kepada pemakaian alat pesat dan kerosakan permukaan yang berpotensi, Terutama dengan aloi yang lebih sukar. Untuk mengurangkan ini, Gunakan rpm yang lebih rendah dengan beban cip yang lebih besar dan gunakan penyejuk tekanan tinggi untuk mengekalkan suhu pemotongan yang lebih sejuk. Daya pemotongan tinggi yang diperlukan untuk pemesinan titanium juga menyumbang kepada pakaian alat, getaran, dan berkurang kualiti permukaan.
Tekanan sisa dan pengerasan
Struktur kristal aloi titanium dapat meningkatkan daya pemotongan, mengakibatkan tekanan sisa yang boleh menyebabkan bahagian meledingkan, retak, atau melemahkan dari masa ke masa, memberi kesan kepada ketahanan dan ketepatan komponen machined.

3. Petua berguna untuk pemesinan titanium

Untuk mengatasi cabaran ini, Beberapa strategi boleh digunakan:

Pemilihan Alat: Pilih alat karbida atau seramik dengan geometri dan lapisan yang betul yang direka untuk titanium.
Parameter pemotongan: Laraskan kelajuan, kadar suapan, dan kedalaman pemotongan untuk menguruskan haba dan meminimumkan pakaian alat.
Penyejuk dan pelinciran: Gunakan penyejuk tekanan tinggi untuk menguruskan haba dan meningkatkan kehidupan alat dengan berkesan.
Teknik Pemegang Kerja: Menggunakan lekapan tegar untuk meminimumkan getaran dan perbualan.
Strategi Pemesinan: Menggunakan pemotongan pendakian dan pemotongan kedalaman cahaya untuk mengurangkan beban haba dan alat.
Pengurusan Cip: Pastikan penyingkiran cip yang cekap untuk mengelakkan pengerasan kerja dan mengekalkan kualiti permukaan.

Petua ini membantu mengekalkan kehidupan alat, meningkatkan kecekapan, dan mencapai kemasan yang diinginkan.

4. Gred titanium yang berbeza untuk pemesinan CNC

Titanium datang dalam pelbagai gred dan aloi, masing -masing sesuai untuk aplikasi tertentu dengan kelebihan dan kelemahan yang unik. Berikut adalah gambaran ringkas mengenai gred titanium utama:

Gred titanium tulen

Gred 1 (Kandungan oksigen yang rendah):

Titanium yang paling lembut dan paling mulia, Dikenali dengan kemesraan yang sangat baik, kesan ketangguhan, Rintangan kakisan, dan formabiliti. Walau bagaimanapun, Ia mempunyai kekuatan yang lebih rendah berbanding dengan gred lain. Ia digunakan dalam perubatan, Automotif, dan aplikasi aeroangkasa.

Gred 2 (Kandungan oksigen standard):

Dikenali sebagai "Workhorse Titanium,"Ia menawarkan keseimbangan kekuatan, Rintangan kakisan, Kebolehbaburan, dan kebolehkalasan. Biasa digunakan dalam peranti perubatan dan aeroangkasa untuk enjin pesawat.

Gred 3 (Kandungan oksigen sederhana):

Kurang popular daripada gred 1 dan 2, tetapi menawarkan sifat mekanikal yang baik, Rintangan kakisan yang tinggi, dan kebolehkerjaan. Ia digunakan dalam perubatan, Marin, dan bidang aeroangkasa.

Gred 4 (Kandungan oksigen yang tinggi):

Mempunyai kekuatan tinggi dan ketahanan kakisan tetapi mencabar mesin, Memerlukan kadar suapan yang lebih penyejuk dan lebih tinggi. Ia digunakan dalam kapal kriogen, Komponen Kerangka Air, penukar haba, dan peralatan CPI.

Gred aloi titanium

Gred 5 (Ti6al4v):

Aloi yang digunakan secara meluas dengan 6% aluminium dan 4% Vanadium, Menawarkan rintangan kakisan yang tinggi dan kebolehpercayaan, Walaupun bukan yang paling kuat. Sesuai untuk penjanaan kuasa, Marin, dan struktur aeroangkasa kritikal.

Gred 6 (Dari 5 Al-2.5sn):

Terkenal dengan kestabilannya, kekuatan, dan kebolehkalasan pada suhu tinggi, menjadikannya sesuai untuk mesin udara dan enjin jet.

Gred 7 (Dari-0.15PD):

Sama dengan gred 2 tetapi dengan paladium tambahan untuk rintangan kakisan yang dipertingkatkan. Sangat baik untuk peralatan pemprosesan kimia kerana kebolehbaikan dan kebolehkalasannya yang baik.

Gred 11 (Dari-0.15PD):

Seperti gred 7 tetapi lebih banyak mulur dan dengan toleransi kekotoran yang lebih rendah. Ia mempunyai kekuatan yang sedikit lebih rendah dan digunakan dalam pembuatan marin dan berklorasi.

Gred 12 (Ti0.3mo0.8ni):

Mengandungi 0.8% nikel dan 0.3% Molybdenum, menawarkan keupayaan unggul, Kekuatan suhu tinggi, dan rintangan kakisan. Digunakan dalam penukar haba, Marin, dan komponen pesawat.

Gred 23 (T6al4v-ELI):

Juga dikenali sebagai interstitial atau tav-eil yang lebih rendah, gred 23 Titanium berkongsi sifat serupa dengan gred 5 tetapi lebih murni. Ia mempunyai kelebihan patah yang baik, biokompatibiliti, dan kebolehkerjaan relatif miskin. Ia dapat digunakan dalam pengeluaran pin ortopedik, skru, Staples pembedahan, dan peralatan ortodontik.

5. Membandingkan gred titanium untuk pemesinan

Kebolehkerjaan berbeza antara gred, dengan titanium tulen (Gred 1-4) lebih banyak disesuaikan daripada gred aloi. Semasa memilih gred, Pertimbangkan keperluan khusus permohonan anda, seperti rintangan kakisan, kekuatan, dan keberkesanan kos.

6. Peralatan dan peralatan untuk Titanium Pemesinan

Mesin CNC: Mesin CNC yang tinggi yang mampu pergerakan yang tepat adalah penting.
Jenis perkakas: Kilang akhir, latihan, dan sisipan mesti diperbuat daripada bahan yang menentang sifat kasar Titanium, seperti karbida bersalut atau seramik.

7. Cara Memilih Alat Pemotongan yang Kanan Untuk Pemesinan Titanium？

Memilih alat pemotongan yang betul untuk titanium pemesinan adalah penting kerana sifat unik logam, seperti kekuatan tinggi, kekonduksian terma yang rendah, dan kereaktifan kimia. Ciri -ciri ini menjadikan titanium mencabar ke mesin, Memerlukan bahan alat tertentu, geometri, dan salutan untuk mencapai hasil yang optimum. Berikut adalah panduan untuk memilih alat pemotongan yang betul untuk pemesinan titanium:

1. Pilih bahan alat yang sesuai

Alat karbida: Alat karbida adalah pilihan yang paling biasa untuk pemesinan titanium kerana kekerasan mereka, ketangguhan, dan penentangan untuk dipakai. Gred dengan kandungan kobalt yang tinggi lebih disukai kerana mereka menawarkan rintangan haba yang lebih baik dan pengekalan kelebihan.
Alat karbida bersalut: Memohon salutan seperti titanium aluminium nitrida (Tialn) atau kromium aluminium nitrida (Alcrn) ke alat karbida meningkatkan rintangan haba dan mengurangkan alat. Lapisan ini membantu menghilangkan haba dari canggih dan meminimumkan tindak balas kimia dengan titanium.
Alat Cermet: Terdiri daripada seramik dan logam, Alat Cermet memberikan rintangan haus yang sangat baik dan dapat mengendalikan kelajuan pemotongan yang lebih tinggi. Mereka sesuai untuk menamatkan operasi di mana kurang haba dijana.
Berlian seramik dan polikristalin (PCD) Alat: Untuk aplikasi penamat berkelajuan tinggi tertentu, Alat seramik atau PCD boleh menjadi berkesan. Walau bagaimanapun, mereka rapuh dan tidak sesuai untuk operasi yang kasar kerana kekurangan ketangguhan mereka.

2. Pilih geometri alat yang betul

Tepi pemotongan tajam: Gunakan alat dengan tajam, sudut rake positif untuk meminimumkan daya pemotongan dan mengurangkan penjanaan haba. Alat tajam juga membantu mencegah pengerasan kerja dan gempa bumi, yang merupakan masalah biasa semasa titanium pemesinan.
Sudut helix optimum: Memilih alat dengan sudut helix yang betul meningkatkan pemindahan cip dan mengurangkan getaran, yang penting untuk mengekalkan kualiti kemasan permukaan dan kehidupan alat. Sudut helix yang lebih tinggi selalunya lebih berkesan dalam mengurangkan perbualan.
Reka bentuk teras dan tegar yang kuat: Kilang akhir dengan teras tebal dan bilangan seruling yang dikurangkan lebih kuat dan kurang terdedah kepada pesongan, yang membantu mengekalkan ketepatan dan mengurangkan risiko kerosakan semasa pemotongan berat.

3. Pertimbangkan salutan dan rawatan alat

Salutan tialn dan alcrn: Lapisan ini direka untuk menahan suhu tinggi dan mengurangkan pertalian kimia antara alat dan titanium, mengurangkan kemungkinan kelebihan terbina (Tunduk) Pembentukan dan Galling.
Karbon seperti berlian (DLC) Salutan: Untuk aplikasi tertentu, Salutan DLC boleh menawarkan prestasi yang dipertingkatkan dengan mengurangkan geseran dan meningkatkan rintangan haus, Terutama dalam aloi titanium yang tidak ferus.

4. Mengoptimumkan parameter pemotongan

Kelajuan pemotongan yang lebih rendah: Kekonduksian terma rendah Titanium bermakna haba tetap tertumpu berhampiran kawasan pemotongan. Menggunakan kelajuan pemotongan yang lebih rendah (biasanya 30-60 meter seminit) Membantu menguruskan pembentukan haba dan memanjangkan hayat alat.
Kadar suapan sederhana: Mengimbangi kadar suapan dengan kelajuan pemotongan adalah penting. Kadar suapan sederhana membantu mengekalkan ketebalan cip, yang diperlukan untuk pelesapan haba yang cekap dan mengelakkan pengerasan kerja.
Penyejuk tekanan tinggi: Menggunakan sistem penyejuk tekanan tinggi adalah penting untuk pemesinan titanium. Mereka membantu menghilangkan haba dan kerepek dari zon pemotongan, mencegah kerosakan alat dan memastikan kemasan permukaan yang lebih baik.

5. Menggunakan strategi laluan alat yang betul

Pengilangan Trochoidal: Strategi Pengilangan Lanjutan ini melibatkan mengambil kedalaman radial yang lebih kecil dan kedalaman paksi yang tinggi, yang meminimumkan penjanaan haba dan mengedarkan sekata daya pemotongan, Meningkatkan Kehidupan Alat.
Peck Drilling: Apabila penggerudian titanium, Penggerudian peck boleh digunakan untuk memecahkan cip dan memindahkan mereka dari lubang, mengurangkan risiko penyumbatan cip dan pembentukan haba.
Penglibatan pemotong yang berterusan: Mengekalkan sudut penglibatan pemotong yang berterusan untuk mengelakkan perubahan secara tiba -tiba dalam beban, yang boleh menyebabkan getaran dan mempengaruhi kehidupan alat dan kualiti bahagian.

6. Pastikan ketegaran kerja dan mesin yang betul

Kerja yang stabil: Gunakan ketepatan tinggi, penyelesaian pemegangan kerja yang tegar untuk meminimumkan getaran dan memastikan kestabilan semasa pemesinan. Getaran yang dikurangkan bukan sahaja meningkatkan kemasan permukaan tetapi juga menghalang alat.
Alat mesin tegar: Mesin CNC dengan ketegaran dan kapasiti redaman yang tinggi adalah penting untuk pemesinan titanium dengan berkesan. Mereka membantu meminimumkan getaran, Mengekalkan kestabilan alat, dan memberikan kawalan yang tepat ke atas daya pemotongan.

8. Kemasan permukaan untuk bahagian titanium machined

Pelbagai penamat permukaan Teknik dapat meningkatkan produk titanium yang dimacu CNC untuk sebab-sebab fungsional dan estetik. Titanium boleh selesai menggunakan kaedah seperti menggilap, Salutan serbuk, Salutan PVD, Menyikat, Anodizing, dan letupan manik untuk mencapai kemasan permukaan yang dikehendaki yang memenuhi piawaian industri tertentu.

9. Teknik lanjutan untuk pemesinan titanium

Pemesinan kriogenik: Menggunakan nitrogen cecair untuk menyejukkan kawasan pemotongan, Mengurangkan alat memakai dan meningkatkan kualiti bahagian.
Pemesinan bantuan ultrasonik: Meningkatkan kadar penyingkiran bahan dan mengurangkan alat dengan menggunakan getaran ultrasonik.
5-Pemesinan paksi: Sesuai untuk mewujudkan geometri yang kompleks dan memastikan ketepatan yang tinggi di bahagian berbilang sisi.

10. Kawalan Kualiti dalam Titanium Pemesinan CNC

Mengekalkan toleransi dan ketepatan yang ketat adalah penting apabila pemesinan titanium. Langkah kawalan kualiti termasuk:

Menyelaras mesin pengukur (Cmm): Untuk pengukuran yang tepat dan pematuhan kepada spesifikasi.
Rawatan pasca-machining: Rawatan haba, penamat permukaan, dan pemeriksaan memastikan produk akhir memenuhi spesifikasi.

11. Aplikasi biasa bahagian titanium machined

Titanium digunakan secara meluas di seluruh industri untuk komponen yang memerlukan kekuatan, sifat ringan, dan rintangan kakisan:

Industri Marin/Angkatan Laut

Rintangan kakisan Titanium yang luar biasa menjadikannya sesuai untuk aplikasi marin. Ia biasanya digunakan dalam pengeluaran aci kipas, Robotik bawah air, rigging, injap bola, Penukar haba marin, Piping sistem kebakaran, pam, liner stack ekzos, dan sistem penyejukan di atas kapal.

Aeroangkasa

Nisbah kekuatan-ke-berat Titanium, Rintangan kakisan, dan toleransi haba menjadikannya bahan pilihan dalam aeroangkasa. Ia digunakan untuk komponen tempat duduk, bahagian turbin, aci, injap, perumahan, penapis, dan bahagian sistem penjanaan oksigen.

Automotif

Walaupun aluminium sering disukai dalam sektor automotif kerana ketersediaan dan keberkesanan kosnya, Titanium masih digunakan untuk bahagian berprestasi tinggi. Ini termasuk injap, mata air injap, penahan, Piston caliper brek, Pin omboh enjin, mata air penggantungan, Hentikan kurungan, Rockers enjin, dan menghubungkan batang.

Perubatan dan pergigian

Titanium sangat bernilai dalam bidang perubatan untuk rintangan kakisannya, kekonduksian elektrik yang rendah, dan biokompatibiliti. Ia digunakan dalam skru tulang, implan pergigian, skru kranial untuk penetapan, Batang tulang belakang, penyambung, plat, dan pin ortopedik.

12. Trend masa depan dalam pemesinan titanium

Kemajuan dalam bahan perkakas dan salutan: Bahan dan salutan baru akan memanjangkan hayat alat dan meningkatkan kecekapan pemesinan.
Inovasi dalam teknik pemesinan dan automasi: Automasi akan meningkatkan produktiviti dan konsistensi.
Amalan pemesinan yang mampan dan kos efektif: Fokus untuk meminimumkan penggunaan sisa dan tenaga.

13. Pilih Deze untuk Bahagian Titanium Pemesinan

Deze menawarkan kepakaran dalam titanium pemesinan CNC dengan peralatan lanjutan, Machinists mahir, dan komitmen terhadap kualiti, memastikan komponen berkualiti tinggi disesuaikan dengan keperluan khusus anda.

14. Kesimpulan

Ciri -ciri unik Titanium menjadikannya bahan yang berharga untuk pemesinan CNC. Walaupun cabaran, Mengikuti amalan terbaik dan menggunakan teknik lanjutan dapat menghasilkan hasil yang luar biasa. Sama ada untuk komponen aeroangkasa atau peranti perubatan, Memilih gred yang betul dan menggunakan strategi pemesinan yang berkesan adalah kunci kepada projek pemesinan titanium yang berjaya.

Rujukan Kandungan：https://dz-machining.com/titanium-vs-aluminum/

Soalan Lazim

Adakah titanium lebih sukar untuk mesin daripada keluli?

Ya, Titanium lebih mencabar untuk mesin daripada keluli, terutamanya disebabkan oleh titik lebur yang tinggi dan kecenderungan untuk meregangkan dan bukannya pecah. Kebolehtelapan ini menjadikannya lebih sukar untuk mesin dengan tepat.

Berapakah kadar suapan penggilingan untuk titanium?

Untuk pengilangan titanium, kelajuan pemotongan 40 ke 150 m/min disyorkan, dengan kadar suapan dari 0.03 ke 0.15 mm per gigi.

Bagaimana anda melegakan tekanan dalam titanium selepas pemesinan?

Aloi titanium dapat mengalami kelegaan tekanan tanpa kehilangan kekuatan atau kemuluran mereka. Proses ini melibatkan pemanasan logam ke 595-705 ° C. (1100-1300 ° f) selama satu hingga dua jam, diikuti dengan penyejukan udara.