Einst war Titan ein Werkstoff, der nur von einigen wenigen ausgewählten Betrieben verwendet wurde und mit dem der durchschnittliche Zerspanungsmechaniker nur selten in Berührung kam, doch heute wird er viel häufiger eingesetzt und von vielen Zerspanungsmechanikern im Laufe ihrer Karriere verwendet. Die Bearbeitung von Titan ist nicht vergleichbar mit der von Standardmaterialien wie Aluminium und Stahl in der Industrie. Aufgrund der enormen Gewinne interessieren sich jedoch immer mehr Betriebe für diese Arbeiten.

In diesem Artikel werden wir erfolgreiche Praktiken für die CNC-Bearbeitung von Titan behandeln, wie man die geeigneten Schneidwerkzeuge auswählt, und Dinge, die von Maschinenbedienern berücksichtigt werden müssen. Hersteller von gedrehten Komponenten Seite.

Titan-Bearbeitung: Wichtige Überlegungen

Die CNC-Bearbeitung von Titan ist aufgrund seiner Festigkeit ein komplexes Verfahren, das sich für die anspruchsvollsten Anwendungen eignet und gleichzeitig schwierig zu bearbeiten ist. Es ist wichtig, die Details des Bearbeitungsprozesses zu verstehen, um das beste Ergebnis zu erzielen und die Lebensdauer des Werkzeugs zu verlängern.

1. Auswahl der Schneidwerkzeuge

Die Bearbeitung von Titan erfordert eine sorgfältige Auswahl der Schneidwerkzeuge. Da Titan hitzebeständig und hart ist, ist es wichtig, Werkzeuge zu wählen, die diesen Eigenschaften standhalten können. Werkzeuge aus beschichtetem Schnellarbeitsstahl mit Wolfram, Kohlenstoff und Vanadium sind geeignet, da sie bei Temperaturen von bis zu 600 °C ihre Härte behalten. Diese Werkzeuge ermöglichen eine bessere Zerspanung und verringern die Gefahr von Kantenausbrüchen, was die Bearbeitungsprozesse verbessert.

2. Die Bedeutung von Werkzeugbeschichtungen

Die Beschichtung von Schneidwerkzeugen ist von großer Bedeutung, und die Anwendung der richtigen Art von Beschichtung verbessert die Leistung der Schneidwerkzeuge bei der Titanbearbeitung. Beschichtungen wie Titan-Aluminium-Nitrid (TiAlN) verringern die Wärmeentwicklung, indem sie eine Aluminiumoxidschicht auf der Oberfläche des Werkzeugs erzeugen. Diese Schicht minimiert die Wärmeleitung und die chemische Wechselwirkung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück, wodurch sich die Lebensdauer des Werkzeugs und die Spanabfuhr erhöhen.

3. Gewährleistung der Stabilität bei der Bearbeitung

Die Stabilität bei der Titanbearbeitung ist von entscheidender Bedeutung, um Vibrationen zu verringern und die Genauigkeit der Zerspanung zu erhöhen. Aufgrund der Flexibilität von Titan und der hohen Kräfte kann es zu Ratterern kommen, was der Qualität der bearbeiteten Oberfläche abträglich ist. Arbeiten Sie mit Schaftfräsern mit größerem Kerndurchmesser, um die Stabilität zu verbessern und den kürzesten Abstand zwischen Spindelnase und Werkzeugspitze zu gewährleisten. Durch die Verwendung konstanter Vorschübe und Drehzahlen wird auch die Wärme- und Kaltverfestigung des Werkzeugs verringert, so dass die Funktionalität und Haltbarkeit des Werkzeugs erhalten bleibt.

4. Vorteile des Steigfräsens

Das Gleichlauffräsen hat mehrere Vorteile, wenn es bei der kundenspezifischen Titanbearbeitung eingesetzt wird. Beim Gleichlauffräsen beginnt die Spandicke mit einer größeren Dicke und nimmt allmählich ab, während beim Abwärtsfräsen das Gegenteil der Fall ist. Dies trägt dazu bei, die Wärmeübertragung auf die Späne und nicht auf das Werkstück zu verbessern, wodurch die thermische Belastung und der Werkzeugverschleiß minimiert werden. Das Gleichlauffräsen verbessert die Scherung und die ordnungsgemäße Spanabfuhr hinter dem Fräser, was die Effizienz der Bearbeitung und der Oberflächengüte erhöht.

Die Kenntnis dieser Strategien ist entscheidend für die erfolgreiche Bearbeitung von Titan. Die Auswahl der richtigen Werkzeuge, geeigneter Beschichtungen, der Stabilität und einer angemessenen Frässtrategie wird es den Bearbeitern ermöglichen, die gewünschten Abmessungen und die Effizienz der Titanbauteile unter den industriellen Anforderungen zu erreichen.

Gängige Sorten für die CNC-Bearbeitung

Lassen Sie uns einige gängige Sorten besprechen, die typischerweise bei der CNC-Titanbearbeitung verwendet werden.

Grad 1: Kommerziell reines Titan, das nicht mehr als 0,3% Sauerstoff enthält.

Zu den gängigsten Typen gehört Titan Grad 1 mit hoher Duktilität und niedrigem Sauerstoffgehalt. Es lässt sich gut bearbeiten, hat eine hohe Schlagzähigkeit und eine hohe Korrosionsbeständigkeit und wird in der Medizin-, Automobil- und Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Titan Grad 1 hat jedoch einige Nachteile: Es hat eine geringere Festigkeit als die anderen Titan-Grade und kann daher nicht in Bereichen eingesetzt werden, in denen es zu Belastungen kommt.

Grad 2 (handelsübliches Reintitan mit einem Standardanteil an Sauerstoff)

Der zweite Titan-Grad wird wegen seines durchschnittlichen Sauerstoffgehalts, seiner hohen Korrosionsbeständigkeit, seiner Formbarkeit, Schweißbarkeit und Duktilität auch als Arbeitstier-Titan bezeichnet. Aufgrund seiner mechanischen Eigenschaften, die es ermöglichen, den angewandten Bedingungen standzuhalten, wird es häufig in der Medizintechnik und der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet, insbesondere für Teile von Flugzeugtriebwerken.

Grad 3 (Reines Titan mit einer mäßigen Menge Sauerstoff)

Titan Grad 3 hat mäßige mechanische Eigenschaften wie Korrosion, Verarbeitbarkeit und Festigkeit. Es wird in kommerziellen Anwendungen nicht so häufig verwendet wie Grade 1 und 2. Dennoch wird es in der Medizin-, Schifffahrts- und Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet, wo eine gleichbleibende Leistung von Teilen und Baugruppen erforderlich ist.

Grad 4 (Reintitan mit hohem Sauerstoffgehalt)

Titan Grad 4 ist eines der leistungsstärksten und chemisch stabilsten Materialien für die CNC-Titanbearbeitung. Es wird wegen seiner Fähigkeit, in rauen Umgebungen zu arbeiten, geschätzt. Dennoch hat es einen hohen Sauerstoffgehalt, was seine Bearbeitung erschwert. Es benötigt viel Kühlmittel und hat hohe Vorschubgeschwindigkeiten bei der Bearbeitung. Diese Sorte wird in kryogenen Behältern, chemischen Verarbeitungsanlagen und Flugzeugteilen verwendet, bei denen es auf hohe Festigkeit und Zähigkeit ankommt.

Klasse 5 (Ti6Al4V)

Ti6Al4V ist eine Alpha-Beta-Titanlegierung mit 6% Al und 4% V; dieses Material hat gute mechanische Eigenschaften, einschließlich hoher Festigkeit, angemessener Verformbarkeit und guter Korrosionsbeständigkeit. Es wird in Kraftwerken, Offshore-Plattformen, Schiffen und Schiffsteilen, hochfesten Luft- und Raumfahrtprodukten usw. verwendet. Titan Grad 5 wird in allen Bereichen eingesetzt, in denen hohe Leistung unter verschiedenen Umweltbedingungen erforderlich ist.

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

Die Titanlegierung Grad 6 hat eine gute Stabilität und hohe Festigkeit und lässt sich schnell fügen, insbesondere bei hohen Betriebstemperaturen. Dies macht sie ideal für den Einsatz in Flugzeugzellen, Düsentriebwerken und anderen Teilen und Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, bei denen die Festigkeit des Werkstoffs von größter Bedeutung ist. Aufgrund seiner Fähigkeit, hohen Temperaturen und Belastungen standzuhalten, ist es für harte Bedingungen geeignet.

Grad 7 (Ti-0,15Pd)

Vergleicht man die Sorte 2 mit der Sorte 7, so enthält letztere Palladium zur Verbesserung der Korrosionseigenschaften, insbesondere bei chemischen Anwendungen. Er hat gute Umform- und Schweißeigenschaften und wird aufgrund seiner Beständigkeit gegenüber korrosiven Stoffen häufig in chemischen Verarbeitungsanlagen verwendet, bei denen Festigkeit und Haltbarkeit von entscheidender Bedeutung sind.

Grad 11 (Ti-0,15Pd)

Ähnlich wie das frühere Titan Grade 7 hat die Titanlegierung Grade 11 eine höhere Duktilität und eine geringere Akzeptanz von Verunreinigungen. Sie wird in der Schifffahrt und bei der Herstellung von Chloraten eingesetzt, da sie nicht korrosiv ist und mit Salzwasser kompatibel ist. Grade 11-Titan ist weniger stark als Grade 7-Titan und wird daher dort eingesetzt, wo Flexibilität und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.

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

Titanlegierung der Güteklasse 12 enthält Molybdän und Nickel und ist schweißbar, hat eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen und eine gute Korrosionsbeständigkeit. Sie wird aufgrund ihrer mechanischen Festigkeit, die es ihr ermöglicht, der Umwelt zu widerstehen, in Gehäusen und Wärmetauschern, Schiffsteilen, Flugzeugteilen und anderen Industriezweigen verwendet.

Sorte 23 (Ti6Al4V-ELI)

Titan mit besonders geringem Zwischengitteranteil oder Titan Grad 23 ist nicht genau wie Grad 5 und weist eine bessere Biokompatibilität und Bruchzähigkeit als Grad 5 auf. Aufgrund seiner hohen Reinheit kann es für medizinische Anwendungen wie orthopädische Implantate, chirurgische Klammern und kieferorthopädische Geräte verwendet werden, bei denen die Kompatibilität mit dem Körpergewebe und die Festigkeit im Vordergrund stehen.

Vorteile der Wahl von Titan für die CNC-Bearbeitung von Teilen

Von all diesen Werkstoffen kann Titan bei der CNC-Bearbeitung aufgrund seiner Besonderheiten, die es für bestimmte Branchen geeignet machen, hervorgehoben werden. Seine verbesserte Biokompatibilität macht es in der Medizin sehr wichtig, weil es gewährleistet, dass Implantate nicht aus dem Körper ausgestoßen werden. Die hohe Korrosionsbeständigkeit macht Titan zu einem wertvollen Werkstoff für die Schifffahrt und die chemische Industrie, wo die Langlebigkeit des Materials von größter Bedeutung ist.

Eine weitere Eigenschaft von Titan ist sein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, das in der Luft- und Raumfahrt- sowie in der Automobilindustrie sehr nützlich ist, wo eine Gewichtsreduzierung bei gleichzeitiger Erhöhung der Festigkeit für die Verbesserung der Leistung und Effizienz der Ausrüstung von Bedeutung ist. Seine hohe Duktilität ermöglicht komplexe Geometrien und komplexe Profile, die für bestimmte Anwendungen in verschiedenen Branchen erforderlich sind. Titan ist jedoch leicht zu bearbeiten, so dass die Teile mit großer Präzision und hoher Zuverlässigkeit hergestellt werden können, um die gewünschten Toleranzwerte zu erreichen.

Herausforderungen bei der Bearbeitung von Titan

Die Bearbeitung von Titanlegierungen ist nicht einfach, denn bei der Bearbeitung des Werkstoffs sind die folgenden Herausforderungen zu erwarten. Es weist eine hohe chemische Reaktivität und Ablagerungen auf, die zur Bildung von Oberflächenfehlern wie Oxidation und Versprödung während des Bearbeitungsprozesses führen, was die Qualität und Zuverlässigkeit des Bauteils beeinträchtigt.

Die Beherrschung des Temperaturanstiegs und der Kräfte ist von entscheidender Bedeutung, da Titan eine geringe Wärmeleitfähigkeit aufweist; es kommt zu einem Wärmestau in der Schneidzone, der zu einem schnellen Werkzeugverschleiß führt und die Oberflächengüte beeinflussen kann. Außerdem treten nach der Bearbeitung Eigenspannungen und Härtespannungen** auf, die zu einer Instabilität der Abmessungen und manchmal zum Versagen des Teils führen.

Wertvolle Tipps für die effiziente Bearbeitung von Titan

Allerdings müssen einige kritische Faktoren kontrolliert werden, um die Titanbearbeitung zu optimieren, da sie nicht einfach ist. Das Einspannen der Werkstücke trägt zur Minimierung von Vibrationen und Werkzeugrattern bei und verbessert somit die Genauigkeit und Oberflächengüte der Werkstücke. Die Verwendung von hoch vorgespannten Werkzeugen und Kurzschnittwerkzeugen verringert die Durchbiegung, so dass selbst bei problematischen Werkstücken eine hohe Genauigkeit erreicht wird.

Die Auswahl von speziellen Schneidwerkzeugen für Titan mit besseren Beschichtungen wie TiCN oder TiAlN verbessert die Verschleißfestigkeit. Dies erhöht die Haltbarkeit der Werkzeuge und die Effizienz und Kosten des Prozesses. Daher ist es notwendig, den Zustand der Werkzeuge zu kontrollieren und sie bei Bedarf durch neue zu ersetzen, um die hohe Qualität der bearbeiteten Teile zu erhalten und den Werkzeugverschleiß während einer langen Produktion nicht zu erhöhen.

Die Kontrolle der Zerspanungsparameter, wie Vorschub, Spindeldrehzahl und Spanbelastung, ist von entscheidender Bedeutung, um die Wärmeentwicklung und den Werkzeugverschleiß zu minimieren. Eine ausreichende Kühlmittelzufuhr in der Schneidzone fördert den Spänefluss und sorgt für niedrigere Schnitttemperaturen, wodurch der Ausfall von Werkzeugen und die Oberflächenrauheit verringert werden.

Die Optimierung der Schnittparameter, wie z. B. der axialen und radialen Schnitttiefe, erhöht das Abtragsvolumen und verringert die Schnittkräfte und die Wärmeentwicklung, was die Bearbeitung von Titan zu einem zuverlässigen Prozess macht. Man kann also sagen, dass die Bearbeitung von Titan keine leichte Aufgabe ist. Dennoch ist es aufgrund seiner spezifischen Eigenschaften und der richtigen Bearbeitungsmethoden unverzichtbar in Branchen, die hochfeste, hochtemperaturbeständige und äußerst zuverlässige CNC-gefertigte Teile benötigen.

Unterschiede bei der Bearbeitung von Titan gegenüber anderen Werkstoffen

In der Kategorie der Metalle hat Titan eine der bemerkenswertesten Eigenschaften: seine Festigkeit. Daher wird es in allen Branchen eingesetzt, in denen hoch beanspruchte Elemente und Teile unter rauen Bedingungen verwendet werden müssen. Dies macht es aufgrund seiner hohen Hitze- und Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Sektoren noch begehrter.

Stärke und Langlebigkeit

Im Vergleich zu anderen Metallen weist Titan eine höhere Zugfestigkeit auf und wird für Anwendungen verwendet, bei denen eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen erforderlich ist. Während Stahl nach Legierungselementen kategorisiert werden kann und sich seine Eigenschaften erheblich vom Ausgangsmaterial unterscheiden können, kann Titan in reiner Form oder als Legierung verwendet werden, wobei die gängigste Sorte der Grad 5 (Ti 6Al-4V) ist, auf den 50% des weltweiten Titanverbrauchs entfallen.

Kostenüberlegungen

Dennoch hat Titan einen großen Nachteil - die Kosten sind immer noch deutlich höher als bei anderen Materialien wie Stahl oder Aluminium. Diese Werkstoffe werden in der Regel von Ingenieuren und Herstellern verwendet, bei denen der Kostenfaktor sehr wichtig ist und die Anwendung nicht die höhere Qualität des Materials erfordert. Stahl lässt sich beispielsweise gut schweißen, ist stabil und korrosionsbeständig und eignet sich daher ideal für den Einsatz im Bauwesen und im Haushalt.

Vergleich mit Stahl

Edelstahl und andere Stahllegierungen werden wegen ihrer Schweißbarkeit, ihrer Festigkeit und ihrer vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten in allen Bereichen, von Haushaltsgegenständen bis zum Bauwesen, geschätzt. Allerdings ist rostfreier Stahl schwerer als Titan. Daher kann er, wie auch das starke und leichte Titan, nicht verwendet werden, wenn das Gewicht eine wichtige Rolle spielt.

Vergleich mit Aluminium

Aluminium ist dem Titan insofern ähnlich, als es ein gutes Verhältnis zwischen Festigkeit und Gewicht aufweist und sehr korrosionsbeständig ist, obwohl es nicht so teuer ist. Es wird dort bevorzugt, wo umfangreiche Arbeiten zu geringeren Kosten durchgeführt werden sollen und wo die Herstellung von Strukturen einfach ist. Aluminium ist elektrisch und thermisch besser leitfähig als die meisten anderen Metalle. Daher kann es für die Wärme- und Stromübertragung verwendet werden, ist aber nicht so stabil und hitzebeständig wie Titan.

Korrosionsbeständigkeit

Es ist erwähnenswert, dass Titan unter allen bekannten Metallen eine sehr hohe Korrosionsbeständigkeit aufweist, und es wird bevorzugt dort eingesetzt, wo diese Eigenschaft von entscheidender Bedeutung ist. Wenn Titan der Luft ausgesetzt wird, entwickelt es eine Oxidschicht, die seine Haltbarkeit und Beständigkeit gegen korrosive Atmosphären erhöht. Diese selbstreparierende Eigenschaft macht Titan sehr geeignet für den Einsatz in Situationen, in denen eine langfristige Nutzung und wenig oder gar keine Wartung erforderlich sind.

Anwendungen von bearbeiteten Teilen aus Titan

Bearbeitete Teile aus Titan werden bevorzugt, da sie langlebig und korrosionsbeständig sind und ein schönes Aussehen haben. Diese Eigenschaften machen sie für den Einsatz in vielen Branchen und Bereichen geeignet.

Schifffahrt/Navigationsindustrie

Titan ist einer der korrosionsbeständigsten Werkstoffe und eignet sich daher sehr gut für den Einsatz in der Schiffsindustrie. Einige Anwendungsbereiche sind Propellerwellen, Unterwasserroboter, Takelausrüstung, Kugelventile, Schiffswärmetauscher, Feuerlöschsysteme, Pumpen, Auspuffrohre und Kühlsysteme an Bord. Dadurch wird die Haltbarkeit und Effizienz verschiedener Schiffsteile und -zubehörteile gewährleistet.

Luft- und Raumfahrt:

In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird Titan wegen seines guten Verhältnisses von Festigkeit zu Gewicht, seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit und seiner Fähigkeit, extremen Temperaturen standzuhalten, sehr geschätzt. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet es sich für kritische Teile in der Luft- und Raumfahrt, darunter Sitze, Turbinen, Wellen, Ventile, Gehäuse, Filterteile und die Sauerstofferzeugung. Bei diesen Anwendungen bietet Titan die Vorteile einer geringen Dichte, einer hohen Festigkeit und einer akzeptablen Leistung bei hoher Belastung.

Automobilindustrie:

Obwohl Aluminium in der Automobilindustrie aufgrund seiner Verfügbarkeit und Kosteneffizienz häufig bevorzugt wird, spielt Titan nach wie vor eine wichtige Rolle bei der Herstellung von Hochleistungs-Autoteilen. In Verbrennungsmotoren werden aus Titan und seinen Legierungen Ventile, Ventilfedern, Käfigträger, Haltebügel, Hängeohrmuttern, Motorkolbenbolzen, Aufhängungsfedern, Bremssattelkolben, Motorkipphebel und Pleuelstangen hergestellt. Titan in diesen Teilen erhöht die Effizienz und Haltbarkeit von Kraftfahrzeugen und wird daher in den Herstellungsprozess einbezogen.

Medizin und Zahnmedizin:

In der Medizin- und Dentalindustrie wird Titan wegen seiner hervorragenden Korrosionsbeständigkeit, seiner geringen elektrischen Leitfähigkeit und seiner Verträglichkeit mit physiologischen pH-Werten eingesetzt. Titan wird bei der Herstellung einer Vielzahl von medizinischen Geräten und Implantaten verwendet, darunter konische, gerade oder selbstschneidende Knochenschrauben für orthopädische und zahnmedizinische Anwendungen, Schädelschrauben für Schädelfixationssysteme, Wirbelsäulenfixationsstangen, -verbinder und -platten sowie orthopädische Stifte. Titan wird für diese lebenswichtigen Funktionen aufgrund seiner Verträglichkeit mit dem menschlichen Körper und seiner Festigkeit verwendet, die die Sicherheit des Patienten und die Langlebigkeit der Geräte gewährleistet.

Fazit

Aus den obigen Ausführungen lässt sich schließen, dass Titan zwar ein nicht einfach zu bearbeitendes Material ist, die damit verbundenen Probleme jedoch mit geeigneten Werkzeugen und Techniken überwunden werden können. CNM bietet Beratung und Dienstleistungen in folgenden Bereichen an MagnesiumbearbeitungTitanbearbeitung, damit Ihre Arbeitsabläufe praktisch und effizient sind. Wählen Sie CNM für Ihre zuverlässige China Titanbearbeitung Partner bei der Bewältigung der Eigenheiten der Titan Bearbeitung und Verbesserung der Arbeitsergebnisse.