CNC обработка на титаниева сплав: инструментална екипировка, скорости и практика с охлаждаща течност

Корекция първа: титанът не е лесен за обработка материал

Титановите сплави се ценят за висока специфична якост, устойчивост на корозия и температурна способност и се използват широко в конструкции на самолети, двигатели, медицински устройства и химическо оборудване. Тяхното поведение при обработка обаче често се представя погрешно. Понякога се пише, че титанът има умерена твърдост и се реже лесно или че е химически стабилен и следователно не реагира на кислород по време на рязане. Нито едно изявление не оцелява при контакт с машинен цех. Титанът е реактивен: той образува незабавно стабилен оксид и при температурите, достигнати при режещия ръб, той абсорбира кислород, азот и водород, което прави повърхността крехка и създава твърд, абразивен алфа корпус. Обработването на титан е трудно поради добре-разбран набор от физически причини и параметрите, които работят, се диктуват от тях.

Ниска топлопроводимост, около 7 W/m·K, приблизително една четвърт от тази на стоманата при сравнима температура, така че 70-80% от топлината при рязане остава в инструмента и детайла, вместо да напусне със стружката.

Нисък модул на еластичност, около 110 GPa, така че детайлът се отклонява от инструмента, генерирайки бъркотене, лош контрол на размерите и ускорено настъргване на ръба.

Висок химичен афинитет към инструменталните материали, причинявайки заваряване под налягане и надраскване на наклонената повърхност, което води до натрупан-ръб и катастрофална повреда на ръба вместо гладко износване на ръба.

Тънки, силно сегментирани чиповес малка контактна площ, създаваща много високо контактно напрежение и локализирани температури на ръба над 1000 градуса.

Втвърдяване и образуване на алфа корпускогато повърхността е прегрята или замърсена, така че следващите преминавания изрязват абразивен слой с ниска-пластичност.

Индикативни данни за рязане

Таблицата дава отправни точки за Ti-6Al-4V с модерни инструменти. Стойностите трябва да бъдат подрязани за конкретната машина, твърдост и степен на инструмента; те са начална точка, а не спецификация.

Инструментална екипировка и инструментални материали

Фино{0}}карбидът без покритие с остра, положителна-геометрия на наклона остава еталонът за довършване на титан. PVD покритията на базата на алуминиев титанов нитрид или алуминиев хромов нитрид удължават живота при прекъснато рязане, докато съдържащите титан- покрития като титанов нитрид обикновено се избягват, тъй като химическият състав на покритието е подобен на работния материал и насърчава адхезията. Ръбовете на инструмента трябва да са остри; усъвършенствана или скосена геометрия на ръба, предназначена за стомана, ще дрънка и работи-втвърдява титана. Кобалто-съдържащата-бързорежеща стомана все още се използва за метчици, райбери и ниско{9}}скоростно пробиване, където нейната якост надвишава по-ниската й твърдост на горещо. Поликристалният диамант се използва в -масово производство на титанови компоненти, но той е химически неподходящ за чист титан при някои условия и реагира с детайла при висока температура, така че трябва да се следват данните на доставчика.

Охлаждаща течност, контрол на стружките и пожарна безопасност

Използвайте обилна охлаждаща течност под високо{0}}налягане, доставена възможно най-близо до режещия ръб. Чрез-доставянето на инструмент при 3-7 MPa е стандартният отговор за пробиване и дълбоко пробиване.

Водна{0}}емулсия е общият избор за отстраняване на топлината; чистите масла подобряват повърхностното покритие и издръжливостта на инструмента при нарязване на резби и зъбни колела; смазването с минимално-количество е подходящо само за леко довършване, където генерирането на топлина е малко.

Никога не позволявайте охлаждащата течност да бъде прекъсвана по средата на рязане. Прекъснатото охлаждане води до топлинни цикли и бързо счупване на ръба.

Титановите частици са пирофорни. Дръжте стружките чисти, избягвайте суха обработка на фини стърготини, където могат да се натрупат в близост до източници на запалване, съхранявайте ги отделно и използвайте подходящ сух-прахов пожарогасителен агент. Не използвайте водна струя върху горяща купчина титаниеви стружки.

Поддържайте концентрацията на охлаждащата течност и режима на филтриране; замърсяването със стоманени частици ускорява стъргането и намалява целостта на повърхността.

Захващане, изкривяване и цялост на повърхността

Тъй като титанът се деформира приблизително два пъти повече от стоманата при една и съща сила на рязане, твърдото и добре{0}}подкрепено закрепване е по-важно от суровата мощност на машината. Подкрепете тънки секции със специални приспособления или жертвен материал, дръжте детайла възможно най-близо до шпиндела, използвайте фрезоване с изкачване за тънки стени и направете балансирани срезове от двете страни на мрежата. Оставете детайла да достигне термично равновесие преди финалния проход и избягвайте повторното -затягане между грубата обработка и финалната обработка, където толерансът на размерите е малък. След всяка термична операция - заваряване, термична обработка или механична обработка преминават достатъчно горещо, за да обезцветят повърхността - алфа корпусът трябва да се отстрани чрез ецване или механично третиране, преди частта да премине в умора-критична експлоатация, тъй като е крехка и може да предизвика напукване.

Често срещани погрешни схващания

„Титанът има умерена твърдост, така че се обработва лесно.“Твърдостта на вдлъбнатината не е контролиращото свойство; топлопроводимост, модул и химичен афинитет са.

"Титанът е химически инертен по време на рязане."Той лесно реагира с кислород и азот при повишена температура, образувайки твърд, крехък повърхностен слой.

„По-бързите скорости завършват по-бързо.“Над препоръчителния прозорец животът на инструмента намалява и целостта на повърхността се влошава, така че общите разходи се повишават.

„По-тежкото подаване винаги поврежда частта.“В определени граници, по-тежкото подаване на зъб премахва топлината с чипа и намалява триенето; вместо това прекомерно лекото подаване се трие и работи-втвърдява.

ЧЗВ

Въпрос: Защо титанът нагрява режещия инструмент толкова силно?
Неговата топлопроводимост е само около 7 W/m·K, така че топлината, генерирана по ръба, не може да избяга бързо в чипа или детайла и се концентрира в инструмента.

Въпрос: Кои покрития се препоръчват за обработка на титан?
PVD алуминиев титанов нитрид или алуминиев хромов нитрид върху фино-зърнест карбид с остър положителен наклон; карбидът без покритие остава отличен за довършителни работи.

Въпрос: Наистина ли е необходима охлаждаща течност под високо{0}}налягане?
За пробиване, дълбоки джобове и високо{0}}производително струговане той е решаващ както за охлаждане, така и за чупене на стружки; леките довършителни работи често могат да работят с преливаща охлаждаща течност или минимално-количество смазване.

В: Какво причинява тракане при фрезоване на тънки титанови стени?
Ниският модул на еластичност на титана позволява на стената да се огъва при натоварване при рязане; фрезоване при изкачване, намалено радиално зацепване и по-добра опора на стената се справят с него.

В: Титаниевите чипове представляват ли опасност от пожар?
Фините сухи стърготини могат да се запалят. Дръжте ги почистени и съхранявани отделно, избягвайте източници на запалване и използвайте сухи-прахови пожарогасителни средства вместо вода.

Въпрос: Машинната обработка променя ли свойствата на материала на повърхността?
да Прегряването и замърсяването могат да създадат-обогатен с кислород алфа корпус и остатъчно напрежение, поради което параметрите на рязане контролират целостта на повърхността и защо слоят се отстранява върху критичните-умора части.