giriiş
Titanyum, olağanüstü güç-ağırlık oranı nedeniyle oldukça değerli bir malzemedir, üstün korozyon direnci, ve biyouyumluluk. Bu özellikleri onu havacılık ve tıbbi cihazlardan otomotiv ve denizcilik mühendisliğine kadar birçok sektörde vazgeçilmez kılmaktadır.. CNC (Bilgisayar Sayısal Kontrolü) Titanyumun işlenmesi, malzemenin benzersiz özelliklerinden dolayı özel bilgi ve teknikler gerektirir. Bu kılavuz temel ipuçlarını ayrıntılı olarak ele almaktadır, zorluklar, etkili olması için titanyum ve kaliteleri CNC işleme.
1. CNC İşleme Parçaları İçin Neden Titanyum Seçilmeli??
Titanyum, olağanüstü özelliklerinden dolayı CNC işleme parçaları için tercih edilir:
- Güç-Ağırlık Oranı: Titanyum, tüm metaller arasında en yüksek mukavemet-ağırlık oranlarından birini sunar, hem dayanıklılık hem de hafiflik gerektiren uygulamalar için idealdir.
- Korozyon Direnci: Doğal olarak koruyucu bir oksit tabakası oluşturur, zorlu ortamlarda korozyona dayanıklı.
- Biyouyumluluk: Titanyum korozyona dayanıklıdır, Yüksek biyo-uyumluluk ve toksik olmayan özelliklere sahip olduğundan tıp endüstrisinde kullanım için idealdir.
- Manyetik olmayan: Bu metalin manyetik özelliği yoktur.
- Ortak Endüstriler: Havacılık, tıbbi, otomotiv, ve denizcilik sektörleri, yüksek performans yetenekleri nedeniyle yoğun olarak titanyum kullanıyor.
2. Titanyumu İşlerken Dikkat Edilmesi Gereken Zorluklar
CNC işleme titanyum birçok avantaj sunarken, aynı zamanda çeşitli zorlukları da beraberinde getiriyor:
- Yüksek Kimyasal Reaktivite ve Safralanma
Titanyumun yüksek kimyasal reaktivitesi, işleme sırasında gazların yüzeyiyle reaksiyona girmesine neden olabilir, Oksidasyona yol açan, kırılganlık, ve azaltılmış korozyon direnci. Ek olarak, düşük elastikiyet modülü onu "sakızlı" yapar,” kesici takımlara yapışmasına ve takımın hasar görmesine ve kötü yüzey kalitesine yol açmasına neden olur. - Isı Oluşumu ve Kesme Kuvvetleri
Titanyumun düşük ısı iletkenliği, ısının kesme noktasında birikmesine neden olur, hızlı takım aşınmasına ve potansiyel yüzey hasarına yol açar, özellikle daha sert alaşımlarla. Bunu hafifletmek için, Daha büyük talaş yüküyle daha düşük bir RPM kullanın ve daha soğuk kesme sıcaklıklarını korumak için yüksek basınçlı kesme sıvısı uygulayın. Titanyum işleme için gereken yüksek kesme kuvvetleri de takım aşınmasına katkıda bulunur, titreşim, ve yüzey kalitesinin azalması. - Artık Gerilmeler ve Sertleşme
Titanyum alaşımlarının kristal yapısı kesme kuvvetlerini artırabilir, parçaların eğrilmesine neden olabilecek artık gerilimlere neden olur, çatırtı, veya zamanla zayıflamak, işlenmiş bileşenlerin dayanıklılığını ve doğruluğunu etkilemek.
3. Titanyum İşleme için Faydalı İpuçları
Bu zorlukların üstesinden gelmek için, çeşitli stratejiler kullanılabilir:
- Takım Seçimi: Uygun geometriye ve titanyum için tasarlanmış kaplamalara sahip karbür veya seramik takımları tercih edin.
- Kesim Parametreleri: Hızı ayarlayın, ilerleme hızı, ısıyı yönetmek ve takım aşınmasını en aza indirmek için kesme derinliği.
- Soğutucu ve Yağlama: Isıyı etkili bir şekilde yönetmek ve takım ömrünü uzatmak için yüksek basınçlı kesme sıvısı kullanın.
- İş Tutma Teknikleri: Titreşimi ve çatırtıyı en aza indirmek için sert fikstür kullanın.
- İşleme Stratejisi: Isıyı ve takım yükünü azaltmak için tırmanma frezeleme ve hafif derinlikli kesimler kullanın.
- Çip Yönetimi: İş parçasının sertleşmesini önlemek ve yüzey kalitesini korumak için etkili talaş kaldırmayı sağlayın.
Bu ipuçları takım ömrünün korunmasına yardımcı olur, verimliliği artırmak, ve istenilen sonuca ulaşmak.
4. CNC İşleme için Farklı Titanyum Kaliteleri
Titanyum çeşitli derecelerde ve alaşımlarda mevcuttur, her biri benzersiz avantaj ve dezavantajlara sahip belirli uygulamalar için uygundur. İşte önemli titanyum kalitelerine kısa bir genel bakış:
Saf Titanyum Sınıfları
- Seviye 1 (Düşük Oksijen İçeriği):
En yumuşak ve en esnek titanyum, mükemmel işlenebilirliğiyle tanınır, darbe dayanıklılığı, korozyon direnci, ve şekillendirilebilirlik. Fakat, diğer kalitelere göre daha düşük mukavemete sahiptir. Tıpta kullanılır, otomotiv, ve havacılık uygulamaları.
- Seviye 2 (Standart Oksijen İçeriği):
“Beygir gücü titanyum” olarak bilinir,"bir güç dengesi sunuyor, korozyon direnci, şekillendirilebilirlik, ve kaynaklanabilirlik. Yaygın olarak tıbbi cihazlarda ve havacılıkta uçak motorları için kullanılır.
- Seviye 3 (Orta Oksijen İçeriği):
Notlardan daha az popüler 1 Ve 2, ancak iyi mekanik özellikler sunar, yüksek korozyon direnci, ve işlenebilirlik. Tıpta kullanılır, deniz, ve havacılık alanları.
- Seviye 4 (Yüksek Oksijen İçeriği):
Yüksek mukavemet ve korozyon direncine sahiptir ancak işlenmesi zordur, daha fazla soğutma sıvısı ve daha yüksek ilerleme oranları gerektirir. Kriyojenik kaplarda kullanılır, uçak gövdesi bileşenleri, ısı değiştiriciler, ve CPI ekipmanı.
Titanyum Alaşım Kaliteleri
- Seviye 5 (Ti6Al4V):
Yaygın olarak kullanılan bir alaşım 6% alüminyum ve 4% vanadyum, yüksek korozyon direnci ve şekillendirilebilirlik sunar, en güçlü olmasa da. Enerji üretimi için ideal, deniz, ve kritik havacılık yapıları.
- Seviye 6 (İle ilgili 5 Al-2.5Sn):
Kararlılığıyla tanınır, kuvvet, ve yüksek sıcaklıklarda kaynaklanabilirlik, uçak gövdeleri ve jet motorları için uygun hale getirir.
- Seviye 7 (İle ilgili-0.15Pd):
Benzeri Sınıf 2 ancak korozyon direncini arttırmak için paladyum eklenmiştir. İyi şekillendirilebilirliği ve kaynaklanabilirliği nedeniyle kimyasal işleme ekipmanları için mükemmeldir..
- Seviye 11 (İle ilgili-0.15Pd):
Notu beğen 7 ancak daha sünek ve daha düşük yabancı madde toleransına sahip. Biraz daha düşük mukavemete sahiptir ve deniz ve klorat üretiminde kullanılır..
- Seviye 12 (Ti0.3Mo0.8Ni):
İçerir 0.8% nikel ve 0.3% molibden, üstün kaynaklanabilirlik sunan, yüksek sıcaklık dayanımı, ve korozyon direnci. Isı değiştiricilerde kullanılır, deniz, ve uçak bileşenleri.
- Seviye 23 (T6Al4V-ELI):
Ekstra düşük geçiş reklamı veya TAV-EIL olarak da bilinir, not 23 titanyum kaliteye benzer özellikleri paylaşıyor 5 ama daha saf. İyi kırılma tokluğuna sahiptir, biyouyumluluk, ve göreceli olarak zayıf işlenebilirlik. Ortopedik pimlerin üretiminde kullanım alanı bulur, vidalar, cerrahi zımba telleri, ve ortodontik cihazlar.
5. İşleme için Titanyum Kalitelerinin Karşılaştırılması
İşlenebilirlik kaliteler arasında değişiklik gösterir, saf titanyum ile (Notlar 1-4) alaşımlı kalitelere göre daha fazla işlenebilirlik. Derece seçerken, başvurunuzun özel gereksinimlerini göz önünde bulundurun, korozyon direnci gibi, kuvvet, ve maliyet etkinliği.
6. Titanyumun İşlenmesi için Araçlar ve Ekipmanlar
- CNC Makineleri: Hassas hareketler yapabilen yüksek torklu CNC makineleri önemlidir.
- Takım Çeşitleri: Frezeler, matkaplar, ve uçlar titanyumun aşındırıcı yapısına dayanıklı malzemelerden yapılmış olmalıdır, kaplanmış karbürler veya seramikler gibi.
7. Titanyum İşleme için Doğru Kesici Takımlar Nasıl Seçilir？
Titanyumun işlenmesi için doğru kesici takımların seçilmesi, metalin benzersiz özelliklerinden dolayı çok önemlidir., yüksek mukavemet gibi, düşük ısı iletkenliği, ve kimyasal reaktivite. Bu özellikler titanyumun işlenmesini zorlaştırır, özel alet malzemeleri gerektiren, geometriler, ve en iyi sonuçları elde etmek için kaplamalar. İşte titanyum işleme için doğru kesici takımları seçmeye yönelik bir kılavuz:
1. Uygun Takım Malzemesini Seçin
- Karbür Aletler: Karbür takımlar sertliklerinden dolayı titanyum işlemede en yaygın tercihtir, dayanıklılık, ve aşınmaya karşı direnç. Daha iyi ısı direnci ve kenar tutuşu sağladığından yüksek kobalt içerikli kaliteler tercih edilir.
- Kaplamalı Karbür Takımlar: Titanyum Alüminyum Nitrür gibi kaplamaların uygulanması (TiAlN) veya Alüminyum Krom Nitrür (AlCrN) karbür takımlara ısı direncini artırır ve takım aşınmasını azaltır. Bu kaplamalar ısının kesici kenardan uzaklaştırılmasına ve titanyum ile kimyasal reaksiyonların en aza indirilmesine yardımcı olur.
- Sermet Araçları: Seramik ve metalden oluşan, Sermet takımlar mükemmel aşınma direnci sağlar ve daha yüksek kesme hızlarının üstesinden gelebilir. Daha az ısının oluştuğu bitirme işlemleri için uygundurlar.
- Seramik ve Polikristalin Elmas (PCD) Aletler: Belirli yüksek hızlı son işlem uygulamaları için, seramik veya PCD araçları etkili olabilir. Fakat, kırılgandırlar ve toklukları olmadığından kaba işleme operasyonları için ideal değildirler.
2. Doğru Takım Geometrisini Seçin
- Keskin Kesici Kenarlar: Keskin uçlu aletler kullanın, kesme kuvvetlerini en aza indirmek ve ısı oluşumunu azaltmak için pozitif eğim açıları. Keskin aletler ayrıca işin sertleşmesini ve gevşemesini önlemeye yardımcı olur, bunlar titanyumun işlenmesinde sık karşılaşılan sorunlardır.
- Optimum Helis Açısı: Doğru helis açısına sahip takımların seçilmesi talaş tahliyesini iyileştirir ve titreşimi azaltır, yüzey kalitesi ve takım ömrünü korumak için çok önemli olan. Daha yüksek bir sarmal açısı, gevezeliğin azaltılmasında genellikle daha etkilidir.
- Güçlü Çekirdek ve Sert Tasarım: Daha kalın çekirdekli ve daha az kanal sayısına sahip parmak frezeler daha güçlüdür ve sapmaya daha az eğilimlidir, Bu, doğruluğun korunmasına ve ağır kesimler sırasında kırılma riskinin azaltılmasına yardımcı olur.
3. Takım Kaplamalarını ve İşlemlerini Düşünün
- TiAlN ve AlCrN Kaplamalar: Bu kaplamalar yüksek sıcaklıklara dayanacak ve takım ile titanyum arasındaki kimyasal ilgiyi azaltacak şekilde tasarlanmıştır., kenar yığılması olasılığını azaltmak (KONUŞMAK) oluşumu ve safra.
- Elmas Benzeri Karbon (DLC) Kaplamalar: Belirli uygulamalar için, DLC kaplamalar sürtünmeyi azaltarak ve aşınma direncini artırarak gelişmiş performans sunabilir, özellikle demir dışı titanyum alaşımlarında.
4. Kesme Parametrelerini Optimize Edin
- Daha Düşük Kesme Hızları: Titanyumun düşük ısı iletkenliği, ısının kesme alanının yakınında yoğunlaştığı anlamına gelir. Daha düşük kesme hızlarının kullanılması (tipik olarak 30-60 dakikada metre) ısı oluşumunun yönetilmesine yardımcı olur ve takım ömrünü uzatır.
- Orta İlerleme Hızları: İlerleme hızlarını kesme hızıyla dengelemek önemlidir. Orta ilerleme hızı talaş kalınlığının korunmasına yardımcı olur, Verimli ısı dağıtımı ve iş sertleşmesini önlemek için gerekli olan.
- Yüksek Basınçlı Soğutma Sıvısı: Yüksek basınçlı soğutma sistemlerinin kullanılması titanyum işleme için kritik öneme sahiptir. Kesme bölgesinden ısının ve talaşların giderilmesine yardımcı olurlar, Alet hasarını önlemek ve daha iyi yüzey kalitesi sağlamak.
5. Doğru Araç Yolu Stratejisini Kullanın
- Trokoidal Frezeleme: Bu gelişmiş frezeleme stratejisi, daha küçük radyal kesme derinlikleri ve yüksek eksenel derinliklerin alınmasını içerir, ısı oluşumunu en aza indiren ve kesme kuvvetlerini eşit şekilde dağıtan, takım ömrünün arttırılması.
- Gaga Delme: Titanyumu delerken, talaşları kırmak ve delikten çıkarmak için gaga delme kullanılabilir, talaş tıkanması ve ısı oluşumu riskini azaltır.
- Sürekli Kesici Etkileşimi: Yükteki ani değişiklikleri önlemek için kesici kavrama açısını sabit tutun, titreşimlere neden olabilir ve takım ömrünü ve parça kalitesini etkileyebilir.
6. Uygun İş Tutma ve Makine Rijitliğini Sağlayın
- Stabil İş Tutma: Yüksek hassasiyet kullanın, Titreşimleri en aza indirmek ve işleme sırasında stabilite sağlamak için sağlam iş bağlama çözümleri. Azaltılmış titreşim yalnızca yüzey kalitesini iyileştirmekle kalmaz, aynı zamanda takımın kırılmasını da önler.
- Sert Takım Tezgahları: Titanyumun etkili bir şekilde işlenmesi için yüksek sertlik ve sönümleme kapasitesine sahip CNC makineleri gereklidir. Titreşimleri en aza indirmeye yardımcı olurlar, takım stabilitesini koruyun, ve kesme kuvvetleri üzerinde hassas kontrol sağlar.
8. İşlenmiş Titanyum Parçalar için Yüzey Kaplamaları
Bir dizi yüzey bitirme teknikler, CNC ile işlenmiş titanyum ürünlerini işlevsel ve estetik nedenlerle geliştirebilir. Titanyum cilalama gibi yöntemler kullanılarak tamamlanabilir, Toz Boya, PVD kaplama, Fırçalama, anotlama, ve belirli endüstri standartlarını karşılayan istenen yüzey kaplamalarını elde etmek için boncuk püskürtme.
9. Titanyum İşleme için İleri Teknikler
- Kriyojenik İşleme: Kesim alanını soğutmak için sıvı nitrojen kullanır, takım aşınmasını azaltmak ve parça kalitesini artırmak.
- Ultrasonik destekli işleme: Ultrasonik titreşimler uygulayarak malzeme kaldırma oranlarını artırır ve takım aşınmasını azaltır.
- 5-Eksen İşleme: Karmaşık geometriler oluşturmak ve çok taraflı parçalarda yüksek hassasiyet sağlamak için idealdir.
10. CNC İşleme Titanyumunda Kalite Kontrol
Titanyumun işlenmesinde sıkı toleransların ve hassasiyetin korunması çok önemlidir. Kalite kontrol önlemleri şunları içerir::
- Koordinat Ölçme Makineleri (CMM): Hassas ölçümler ve spesifikasyonlara uygunluk için.
- İşleme Sonrası İşlemler: Isıl işlem, yüzey bitirme, ve denetim, nihai ürünün spesifikasyonları karşıladığından emin olunmasını sağlar.
11. İşlenmiş Titanyum Parçaların Yaygın Uygulamaları
Titanyum, dayanıklılık gerektiren bileşenler için endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır., hafiflik özellikleri, ve korozyon direnci:
Titanyumun olağanüstü korozyon direnci onu denizcilik uygulamaları için ideal kılar. Pervane şaftlarının üretiminde yaygın olarak kullanılır., sualtı robotiği, arma, küresel vanalar, deniz ısı eşanjörleri, yangın sistemi boruları, pompalar, egzoz yığını gömlekleri, ve yerleşik soğutma sistemleri.
Havacılık
Titanyumun yüksek mukavemet/ağırlık oranı, korozyon direnci, ve ısı toleransı onu havacılıkta tercih edilen bir malzeme haline getiriyor. Koltuk bileşenlerinde kullanılır, türbin parçaları, miller, vanalar, konutlar, filtreler, ve oksijen üretim sistemi parçaları.
Otomotiv
Alüminyum, bulunabilirliği ve maliyet etkinliği nedeniyle otomotiv sektöründe sıklıkla tercih edilirken, Titanyum hala yüksek performanslı parçalar için kullanılıyor. Bunlar arasında vanalar bulunur, valf yayları, hizmetliler, fren kaliperi pistonları, motor piston pimleri, Süspansiyon yayları, parantezleri durdur, motor külbütörleri, ve bağlantı çubukları.
Tıp ve Diş
Titanyum, korozyon direnci nedeniyle tıp alanında oldukça değerlidir, düşük elektrik iletkenliği, ve biyouyumluluk. Kemik vidalarında kullanılır, diş implantları, sabitleme için kranyal vidalar, omurilik çubukları, konnektörler, plakalar, ve ortopedik pimler.
12. Titanyum İşlemede Gelecek Trendler
- Takım Malzemeleri ve Kaplamalardaki Gelişmeler: Yeni malzemeler ve kaplamalar takım ömrünü uzatacak ve işleme verimliliğini artıracak.
- Talaşlı İmalat Teknikleri ve Otomasyonda Yenilikler: Otomasyon üretkenliği ve tutarlılığı artıracak.
- Sürdürülebilir ve Uygun Maliyetli İşleme Uygulamaları: Atıkları ve enerji tüketimini en aza indirmeye odaklanın.
13. Titanyum Parçaların İşlenmesi için DEZE'yi seçin
DEZE, gelişmiş ekipmanlarla CNC işleme titanyumunda uzmanlık sunuyor, vasıflı makinistler, ve kaliteye bağlılık, özel gereksinimlerinize göre uyarlanmış yüksek kaliteli bileşenlerin sağlanması.
14. Çözüm
Titanyumun benzersiz özellikleri onu CNC işleme için değerli bir malzeme haline getiriyor. Zorluklara rağmen, En iyi uygulamaları takip etmek ve ileri teknikleri kullanmak olağanüstü sonuçlar doğurabilir. Havacılık bileşenleri veya tıbbi cihazlar için olsun, Doğru kaliteyi seçmek ve etkili işleme stratejilerini kullanmak başarılı titanyum işleme projelerinin anahtarıdır.
İçerik referansı：https://dz-machining.com/titanium-vs-aluminum/
SSS
Titanyumun işlenmesi çelikten daha mı zordur??
Evet, Titanyumun işlenmesi çelikten daha zordur, esas olarak yüksek erime noktası ve kırılmak yerine esneme eğilimi nedeniyle. Bu dövülebilirlik hassas bir şekilde işlenmesini zorlaştırır.
Titanyum için frezeleme ilerleme hızı nedir?
Titanyumun frezelenmesi için, kesme hızı 40 ile 150 m/dak önerilir, arasında değişen bir ilerleme hızı ile 0.03 ile 0.15 diş başına mm.
İşleme sonrasında titanyumdaki gerilimi nasıl azaltırsınız??
Titanyum alaşımları, mukavemetlerini veya sünekliklerini kaybetmeden gerilim giderme işlemine tabi tutulabilir. Bu işlem metalin ısıtılmasını içerir. 595-705 °C (1100-1300 °F) bir ila iki saat boyunca, ardından hava soğutması.
