Titanium var engang et materiale, der kun blev brugt af nogle få udvalgte værksteder og sjældent blev rørt af den gennemsnitlige maskinarbejder, men nu bruges det meget oftere og er blevet brugt af mange maskinarbejdere i løbet af deres karriere. Bearbejdningen af titanium ligner ikke bearbejdningen af standardmaterialer som aluminium og stål i industrien. Men på grund af det enorme overskud er flere værksteder begyndt at interessere sig for disse jobs.

I denne artikel vil vi dække vellykkede metoder til cnc-bearbejdning af titanium, hvordan man vælger de rette skæreværktøjer, og ting, der skal overvejes af maskinarbejdere. Hvis du vil vide mere om andre bearbejdningsprocesser, kan du gå til Producent af drejede komponenter side.

Bearbejdning af titanium: Vigtige overvejelser

CNC-bearbejdning af titanium er en kompleks proces på grund af dets styrke, som gør det velegnet til de mest krævende anvendelser, samtidig med at det er vanskeligt at bearbejde. Det er vigtigt at forstå detaljerne i bearbejdningsprocessen for at få det bedste resultat og forlænge værktøjets levetid.

1. Valg af skæreværktøjer

Bearbejdning af titanium kræver, at man overvejer skæreværktøjer. Da titanium er varmebestandigt og hårdt, er det afgørende at vælge værktøjer, der kan modstå disse egenskaber. Belagte højhastighedsstålværktøjer med wolfram, kulstof og vanadium er velegnede, fordi de bevarer deres hårdhed ved temperaturer på op til 600 °C. Disse værktøjer giver mulighed for bedre skæring og reducerer risikoen for tilspidsede kanter, hvilket forbedrer bearbejdningsprocesserne.

2. Betydningen af værktøjsbelægninger

Belægningen på skæreværktøjer er vigtig, og hvis man anvender den rigtige type belægning, forbedres skæreværktøjets ydeevne under bearbejdning af titanium. Belægninger som titaniumaluminiumnitrid (TiAlN) reducerer varmeudviklingen ved at skabe et lag af aluminiumoxid på værktøjets overflade. Dette lag minimerer varmeledningen og den kemiske interaktion mellem værktøjet og emnet, hvilket øger værktøjets levetid og spånfjernelsen.

3. Sikring af stabilitet i bearbejdningen

Stabilitet under bearbejdning af titanium er afgørende for at reducere vibrationer og øge skæringens nøjagtighed. På grund af titanets fleksibilitet og de høje kræfter er det sandsynligt, at der opstår chattering, hvilket er skadeligt for kvaliteten af den bearbejdede overflade. Arbejd med mere gigantiske endefræsere med kernediameter for at forbedre stabiliteten og sikre den korteste afstand mellem spindelnæsen og værktøjsspidsen. Ved at bruge konstante tilspændinger og hastigheder reduceres også varme- og belastningshærdning på værktøjet, så værktøjets funktionalitet og holdbarhed bevares.

4. Fordele ved klatrefræsning

Stigningsfræsning har flere fordele, når den bruges til specialbearbejdning af titanium. Ved stigningsfræsning starter spåntykkelsen med at være bredere og reduceres gradvist, mens det modsatte er tilfældet ved nedfræsning. Det er med til at forbedre varmeoverførslen til spånerne i stedet for arbejdsemnet og minimerer dermed termisk stress og værktøjsslid. Stigningsfræsning forbedrer forskydning og korrekt spånrensning bag fræseren, hvilket forbedrer bearbejdningen og overfladefinishens effektivitet.

Kendskab til disse strategier er afgørende for en vellykket bearbejdning af titanium. Ved at vælge de rigtige værktøjer, passende belægninger, stabilitet og en passende fræsestrategi kan maskinarbejderne således opnå de ønskede dimensioner og effektivitet af titaniumkomponenterne i henhold til de industrielle krav.

Almindelige kvaliteter brugt til CNC-bearbejdning

Lad os diskutere nogle almindelige kvaliteter, der typisk bruges i cnc-bearbejdning af titanium.

Grad 1: Kommercielt rent titanium, der ikke indeholder mere end 0,3% ilt.

Nogle af de mest almindelige typer er klasse 1 titanium med høj duktilitet og lavt iltindhold. Det har god bearbejdelighed, høj slagsejhed og høj korrosionsbestandighed og anvendes i medicinal-, bil- og rumfartsindustrien. Grade 1 titanium har dog nogle ulemper; det har lavere styrke end de andre titaniumkvaliteter og kan derfor ikke bruges i områder, hvor det udsættes for stress.

Grad 2 (kommercielt rent titanium, der indeholder en standardmængde ilt)

Den anden kvalitet af titanium er også kendt som arbejdshesten titanium på grund af dens gennemsnitlige iltindhold, høje korrosionsbestandighed, formbarhed, svejsbarhed og duktilitet. Det bruges i vid udstrækning i medicinal- og rumfartsindustrien, især i flymotordele, på grund af dets mekaniske egenskaber, der gør det i stand til at modstå de anvendte forhold.

Grad 3 (ren titanium med en moderat mængde ilt)

Grade 3 titanium anses for at have moderate mekaniske egenskaber som korrosion, bearbejdelighed og styrke. Det er ikke så almindeligt anvendt i kommercielle applikationer som grad 1 og 2. Alligevel bruges det i medicinal-, marine- og rumfartsindustrien, hvor der kræves ensartet ydeevne af dele og samlinger.

Grad 4 (ren titanium med højt iltindhold)

Grade 4 titanium er et af de mest kraftfulde og kemisk stabile materialer til cnc-bearbejdning af titanium. det er værdsat for sin evne til at arbejde i barske miljøer. Ikke desto mindre har det et højt iltindhold, hvilket gør det ret vanskeligt at bearbejde. Det bruger meget kølemiddel og har høje tilspændingshastigheder under bearbejdningen. Denne kvalitet bruges i kryogene beholdere, kemisk procesudstyr og dele til flyskrog, hvor høj styrke og sejhed er afgørende.

Grad 5 (Ti6Al4V)

Ti6Al4V er en alfa-beta-titaniumlegering med 6% Al og 4% V; dette materiale har gode mekaniske egenskaber, herunder høj styrke, rimelig formbarhed og god korrosionsbestandighed. Det bruges i kraftværker, offshore-platforme, skibe og skibsdele, højstyrke-rumfartsprodukter og så videre. Titanium klasse 5 anvendes i alle de områder, hvor der er behov for høj ydeevne under forskellige miljøforhold.

Grad 6 (Ti 5Al-2,5Sn)

Grade 6 titaniumlegering har god stabilitet og høj styrke og kan hurtigt sammenføjes, især ved høje driftstemperaturer. Det gør den ideel til brug i flyskrog, jetmotorer og andre dele og komponenter til luft- og rumfart, hvor materialets styrke er af største vigtighed. På grund af dets evne til at håndtere høje temperaturer og stressforhold er det velegnet til strenge forhold.

Grad 7 (Ti-0,15Pd)

Når man sammenligner Grade 2 med Grade 7, indeholder sidstnævnte palladium for at forbedre korrosionsegenskaberne, især i kemiske anvendelser. Det har gode formnings- og svejseegenskaber, og på grund af dets modstandsdygtighed over for ætsende stoffer bruges det i vid udstrækning i kemisk procesudstyr, hvor styrke og holdbarhed er afgørende.

Grad 11 (Ti-0,15Pd)

På samme måde som den tidligere Grade 7-titanium har Grade 11-titaniumlegeringen højere duktilitet og lavere accept af urenheder. Den bruges i marine applikationer og kloratproduktion på grund af sin ikke-ætsende natur og kompatibilitet med saltvand. Grad 11-titan er mindre potent end grad 7-titan, og derfor bruges den, hvor der er behov for fleksibilitet og korrosionsbestandighed.

Grad 12 (Ti 0,3 Mo 0,8 Ni)

Titaniumlegering klasse 12 indeholder molybdæn og nikkel og er svejsbart; har høj styrke ved høje temperaturer og god korrosionsbestandighed. Den bruges i skaller og varmevekslere, marinedele, flydele og andre industrier på grund af sin mekaniske styrke, som gør den i stand til at modstå miljøet.

Grad 23 (Ti6Al4V-ELI)

Ekstra lav interstitiel titanium eller Grade 23 titanium er ikke præcis som Grade 5 og har bedre biokompatibilitet og brudstyrke end Grade 5. På grund af den høje renhed kan det bruges i medicinske applikationer som ortopædiske implantater, kirurgiske hæfteklammer og ortodontiske apparater, hvor kompatibilitet med kropsvæv og styrke er altafgørende.

Fordele ved at vælge titanium til CNC-bearbejdningsdele

Ud af alle disse materialer kan titanium fremhæves i CNC-bearbejdning på grund af de særlige egenskaber, der gør det velegnet til specifikke industrier. Dets forbedrede biokompatibilitet gør det meget vigtigt inden for medicin, fordi det sikrer, at implantater ikke bliver udstødt af kroppen. Denne kvalitet er meget korrosionsbestandig, hvilket gør titanium værdifuldt i marine- og kemikalieindustrien, hvor materialets evne til at holde længe er altafgørende.

En anden egenskab ved titanium er det høje styrke-til-vægt-forhold, som er meget nyttigt i luftfarts- og bilindustrien, hvor reduktion af vægten samtidig med øget styrke er vigtig for at forbedre udstyrets ydeevne og effektivitet. Den høje duktilitet giver mulighed for komplekse geometrier og komplekse profiler, der kræves til specifikke anvendelser i forskellige industrier. Titanium er dog let at bearbejde, så delene kan produceres med stor præcision og høj pålidelighed for at opnå de ønskede toleranceniveauer.

Udfordringer ved bearbejdning af titanium

Det er ikke let at arbejde med titaniumlegeringer, fordi man sandsynligvis vil møde følgende udfordringer, når man bearbejder materialet. Det har høj kemisk reaktivitet og galling, der fører til dannelse af overfladefejl som oxidering og skørhed under bearbejdningsprocessen, hvilket kompromitterer komponentens kvalitet og pålidelighed.

Kontrol af temperaturstigning og kræfter er afgørende, fordi titanium har lav varmeledningsevne; varme opbygges i skærezonen, hvilket fører til hurtig værktøjsslitage og kan påvirke overfladefinishen. Desuden har det rest- og hærdespændinger** efter bearbejdningen, og disse spændinger forårsager dimensionel ustabilitet, og til tider svigter emnet.

Værdifulde tips til effektiv bearbejdning af titanium

Nogle kritiske faktorer skal dog kontrolleres for at optimere titaniumbearbejdningen, da det ikke er let. Fastspænding af arbejdsemner hjælper med at minimere vibrationer og værktøjsslør og forbedrer derfor nøjagtigheden og overfladefinishen på emnerne. Brug af stærkt forspændt værktøj og kortskærsværktøjer reducerer mængden af afbøjning, og dermed opnås der nøjagtighed selv på en problematisk del.

Valg af specifikke skæreværktøjer til titanium med bedre belægninger som TiCN eller TiAlN forbedrer slidstyrken. Det øger værktøjets holdbarhed og processens effektivitet og omkostninger. Det er derfor nødvendigt at kontrollere værktøjernes tilstand og om nødvendigt udskifte dem med nye for at opretholde den høje kvalitet af de bearbejdede dele og for ikke at øge værktøjssliddet under lang produktion.

Styring af skæreparametrene, f.eks. tilspænding, spindelhastighed og spånbelastning, er afgørende for at minimere varmeudvikling og værktøjsslitage. Tilførsel af tilstrækkelig kølevæske i skærezonen hjælper med at få spånerne til at flyde og opretholder lavere skæretemperaturer, hvilket reducerer værktøjssvigt og overfladeruhed.

Optimering af skæreparametrene, såsom den aksiale skæredybde og den radiale skæredybde, øger materialefjernelseshastigheden og reducerer skærekræfterne og varmeudviklingen, hvilket gør bearbejdningen af titanium til en pålidelig proces. Så man kan sige, at bearbejdning af titanium ikke er nogen nem opgave. Men på grund af dets specifikke egenskaber og korrekte bearbejdningsmetoder er det uundværligt i industrier, der kræver høj styrke, høj temperatur og meget pålidelige CNC-bearbejdede dele.

Forskelle i bearbejdning af titanium i forhold til andre materialer

I metalkategorien har titanium en af de mest bemærkelsesværdige egenskaber: sin styrke. Derfor skal alle de industrier, der kræver højbelastningselementer og -dele, bruges under barske forhold. Det gør det endnu mere eftertragtet i forskellige sektorer på grund af dets høje varme- og korrosionsbestandighed.

Styrke og holdbarhed

Sammenlignet med andre metaller har titanium højere trækstyrke og bruges i applikationer, hvor der kræves høj styrke ved høje temperaturer. Mens stål kan kategoriseres efter legeringselementer, og dets egenskaber kan afvige betydeligt fra det primære materiale, kan titanium bruges i sin rene form eller som en legering, hvoraf den mest populære er Grade 5 (Ti 6Al-4V), som tegner sig for 50% af titaniumforbruget i verden.

Overvejelser om omkostninger

Ikke desto mindre har titanium sin største ulempe - prisen er stadig betydeligt højere end andre materialer som stål eller aluminium. Disse materialer bruges ofte af ingeniører og producenter, hvor omkostningsfaktoren bliver meget vigtig, og anvendelsen ikke kræver materialets højere kvalitet. Stål har f.eks. svejsbarhed, styrke og korrosionsbestandighed, hvilket gør det ideelt til brug i konstruktioner og i hjemmet.

Sammenligning med stål

Rustfrit stål og andre stållegeringer er værdsat for deres evne til at blive svejset, deres styrke og deres mange anvendelsesmuligheder i alt fra husholdningsartikler til byggeri. Rustfrit stål er dog tungere end titanium. Ligesom med det stærke og lette titanium kan det derfor ikke bruges, hvor vægten er en væsentlig faktor.

Sammenligning med aluminium

Aluminium ligner titanium, fordi det har et højt styrke/vægt-forhold og er meget modstandsdygtigt over for korrosion, selvom det ikke er lige så dyrt. Det foretrækkes i tilfælde, hvor der skal udføres omfattende arbejde til en lavere pris, og hvor det er nemt at fremstille strukturer. Aluminium er mere elektrisk og termisk ledende end de fleste andre metaller. Derfor kan det bruges til varme- og elektricitetsoverførsel, men det er ikke så stærkt eller varmebestandigt som titanium.

Modstandsdygtighed over for korrosion

Det er bemærkelsesværdigt, at titanium har en meget høj korrosionsbestandighed blandt alle kendte metaller, og det foretrækkes at bruge det, hvor denne egenskab er afgørende. Når titanium udsættes for luft, udvikler det et oxidlag, der øger dets holdbarhed og modstandsdygtighed over for ætsende atmosfærer. Denne selvreparerende egenskab gør titanium meget velegnet til brug i situationer, hvor der er brug for langvarig brug og lidt eller ingen vedligeholdelse.

Anvendelser af bearbejdede dele i titanium

Bearbejdede dele i titanium foretrækkes, da de er holdbare, korrosionsbeskyttende og har et flot udseende. Disse egenskaber gør dem velegnede til brug i mange industrier og områder.

Marine/søfartsindustri

Titanium er et af de mest modstandsdygtige materialer over for korrosion, og derfor er det meget velegnet til brug i marineindustrien. Nogle af anvendelsesområderne er propelaksler, undervandsrobotik, rigningsudstyr, kugleventiler, marine varmevekslere, brandrør, pumper, udstødningsrør og kølesystemer om bord. Dette gør det muligt at opnå holdbarhed og effektivitet for flere marine dele og tilbehør.

Luft- og rumfart:

I rumfartsindustrien er titanium højt værdsat for sit høje styrke/vægt-forhold, fremragende korrosionsbestandighed og evne til at modstå ekstreme temperaturer. Disse egenskaber gør det velegnet til kritiske rumfartsdele, herunder sæder, turbiner, aksler, ventiler, kabinetter, filterdele og iltgenerering. I disse anvendelser er det muligt at bruge titaniummateriale, der giver fordelene ved lav densitet, høj styrke og acceptabel ydeevne under høj belastning.

Biler:

Mens aluminium ofte foretrækkes i bilindustrien på grund af dets tilgængelighed og omkostningseffektivitet, spiller titanium stadig en vigtig rolle i produktionen af højtydende bildele. I forbrændingsmotorer fremstilles ventiler, ventilfjedre, holdere, bilstopbeslag, hængende øremøtrikker, motorstempelstifter, affjedringsfjedre, bremsekaliberstempler, motorvippere og plejlstænger af titanium og dets legeringer. Titanium i disse dele forbedrer bilernes effektivitet og holdbarhed og indgår derfor i fremstillingsprocessen.

Læge og tandlæge:

Medicinal- og tandlægeindustrien er afhængig af titanium på grund af dets fremragende korrosionsbestandighed, lave elektriske ledningsevne og kompatibilitet med fysiologiske pH-niveauer. Titanium anvendes til fremstilling af en række medicinske anordninger og implantater, herunder koniske, lige eller selvskærende knogleskruer til ortopædiske og dentale anvendelser, kranieskruer til kraniefikseringssystemer, spinalfikseringsstænger, forbindelsesstykker og plader samt ortopædiske stifter. Titanium bruges i disse vitale funktioner på grund af dets kompatibilitet med menneskekroppen og styrke, som sikrer patientens sikkerhed og udstyrets levetid.

Som konklusion

Ud fra ovenstående observationer kan man konkludere, at selv om titanium er et materiale, der ikke er let at bearbejde, kan de problemer, der er forbundet med det, overvindes ved hjælp af de rette værktøjer og teknikker. CNM tilbyder rådgivning og service inden for bearbejdning af magnesiumCNM er en af de største leverandører af titaniumbearbejdning, så dine operationer bliver praktiske og effektive. Vælg CNM til din pålidelige Kina bearbejdning af titanium partner i at mestre de særlige forhold i titanium bearbejdning og øge resultaterne af dit arbejde.