Titan var en gang et materiale som bare ble brukt av noen få utvalgte verksteder og sjelden ble berørt av den gjennomsnittlige maskinist, men nå brukes det mye oftere og har blitt brukt av mange maskinister i løpet av karrieren. Bearbeidingen av titan er ikke lik den av standardmaterialer som aluminium og stål i industrien. Men på grunn av den enorme fortjenesten begynner flere verksteder å interessere seg for disse jobbene.

I denne artikkelen vil vi dekke vellykket praksis for cnc-maskinering av titan, hvordan du velger riktig skjæreverktøy og ting som må vurderes av maskinister. vil du vite mer om andre maskineringsprosesser, kan du gå til Produsent av dreide komponenter side.

Maskinering av titan: Viktige betraktninger

CNC-maskinering med titan er en kompleks prosess på grunn av sin styrke, noe som gjør det egnet for de mest krevende bruksområder, samtidig som det er vanskelig å maskinere. Det er viktig å forstå detaljene i maskineringsprosessen for å få best mulig resultat og forlenge verktøyets levetid.

1. Valg av skjæreverktøy

Bearbeiding av titan krever at man vurderer skjæreverktøy. Siden titan er varmebestandig og hardt, er det avgjørende å velge verktøy som tåler disse egenskapene. Belagte høyhastighetsstålverktøy med wolfram, karbon og vanadium er egnet fordi de beholder hardheten ved temperaturer på opptil 600 °C. Disse verktøyene gir bedre skjæring og reduserer sjansen for avflisede kanter, noe som forbedrer maskineringsprosessene.

2. Betydningen av verktøybelegg

Belegg på skjæreverktøy er viktig, og bruk av riktig type belegg vil forbedre skjæreverktøyets ytelse under titanbearbeiding. Belegg som titanaluminiumnitrid (TiAlN) reduserer varmeutviklingen ved å skape et lag av aluminiumoksid på verktøyets overflate. Dette laget minimerer varmeledning og kjemisk interaksjon mellom verktøyet og arbeidsstykket, noe som øker verktøyets levetid og sponfjerning.

3. Sikre stabilitet i maskinering

Stabilitet under titanbearbeiding er avgjørende for å redusere vibrasjoner og øke nøyaktigheten i skjæringen. På grunn av titanets fleksibilitet og de høye kreftene er det sannsynlig at det oppstår chattering, noe som er skadelig for kvaliteten på den maskinbearbeidede overflaten. Bruk større endefreser med større kjernediameter for å forbedre stabiliteten og sikre kortest mulig avstand mellom spindelnese og verktøyspiss. Ved å bruke konstante maskineringsmatninger og -hastigheter reduseres også varme- og tøyningsherding på verktøyet, slik at verktøyets funksjonalitet og holdbarhet opprettholdes.

4. Fordeler med klatrefresing

Stigningsfresing har flere fordeler når det brukes i spesialtilpasset titanbearbeiding. Ved stigningsfresing starter spontykkelsen fra en større tykkelse og reduseres gradvis, mens det motsatte er tilfelle ved nedfresing. Dette bidrar til å forbedre varmeoverføringen til sponene i stedet for til arbeidsstykket, noe som minimerer termisk stress og verktøyslitasje. Stigningsfresing forbedrer skjæret og sponrensingen bak kutteren, noe som gir mer effektiv maskinering og overflatebehandling.

Kunnskap om disse strategiene er avgjørende for vellykket bearbeiding av titan. Ved å velge riktig verktøy, passende belegg, stabilitet og en adekvat fresestrategi vil maskinistene kunne oppnå de ønskede dimensjonene og effektiviteten til titankomponentene i henhold til de industrielle kravene.

Vanlige kvaliteter som brukes til CNC-maskinering

La oss diskutere noen vanlige kvaliteter som vanligvis brukes i cnc-titanbearbeiding.

Grad 1: Kommersielt rent titan som ikke inneholder mer enn 0,3% oksygen.

Noen av de vanligste typene er titan klasse 1, som har høy duktilitet og lavt oksygeninnhold. Den har god maskinbearbeidbarhet, høy slagfasthet og høy korrosjonsbestandighet, og brukes i medisinsk industri, bil- og romfartsindustrien. Grad 1-titan har imidlertid noen ulemper; det har lavere styrke enn de andre titantypene og kan derfor ikke brukes i områder der det utsettes for påkjenninger.

Grad 2 (kommersielt rent titan som inneholder en standard mengde oksygen)

Den andre titankvaliteten er også kjent som arbeidshesten titan på grunn av sitt gjennomsnittlige oksygeninnhold, høye korrosjonsbestandighet, formbarhet, sveisbarhet og duktilitet. Det er mye brukt i medisin- og romfartsindustrien, spesielt i deler til flymotorer, på grunn av de mekaniske egenskapene som gjør at det tåler de påførte forholdene.

Grad 3 (ren titan med en moderat mengde oksygen)

Grad 3 titan anses å ha moderate mekaniske egenskaper som korrosjon, bearbeidbarhet og styrke. Det er ikke like vanlig i kommersielle applikasjoner som grad 1 og 2. Det brukes likevel i medisinsk industri, marine- og romfartsindustrien, der det kreves jevn ytelse for deler og sammenstillinger.

Grad 4 (rent titan med høyt oksygeninnhold)

Grad 4 titan er et av de kraftigste og kjemisk mest stabile materialene for cnc-bearbeiding av titan. det er verdsatt for sin evne til å arbeide i tøffe miljøer. Likevel har det et høyt oksygeninnhold, noe som gjør det ganske vanskelig å maskinere. Det bruker mye kjølevæske og har høye matehastigheter under maskinering. Denne typen brukes i kryogeniske beholdere, kjemisk prosessutstyr og deler til flyskrog der høy styrke og seighet er avgjørende.

Grad 5 (Ti6Al4V)

Ti6Al4V er en alfa-beta titanlegering med 6% Al og 4% V; dette materialet har gode mekaniske egenskaper, inkludert høy styrke, rimelig formbarhet og god korrosjonsbestandighet. Den brukes i kraftverk, offshore plattformer, skip og skipsdeler, høyfaste luftfartsprodukter, og så videre. Titan av klasse 5 brukes i alle områder der det er behov for høy ytelse under forskjellige miljøforhold.

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

Titanlegering grad 6 har god stabilitet og høy styrke og kan raskt sammenføyes, spesielt ved høye driftstemperaturer. Dette gjør den ideell til bruk i flyskrog, jetmotorer og andre romfartsdeler og -komponenter der materialets styrke er av største betydning. På grunn av sin evne til å håndtere høye temperaturer og påkjenninger egner det seg for krevende forhold.

Grad 7 (Ti-0,15Pd)

Når man sammenligner Grade 2 med Grade 7, inneholder sistnevnte palladium for å forbedre korrosjonsegenskapene, særlig i kjemiske anvendelser. Det har gode formings- og sveiseegenskaper, og på grunn av sin motstand mot korrosive stoffer brukes det i stor utstrekning i kjemisk prosessutstyr der styrke og holdbarhet er avgjørende.

Grad 11 (Ti-0,15Pd)

På samme måte som den tidligere Grade 7-titan, har Grade 11-titanlegeringen høyere duktilitet og lavere aksept for urenheter. Den brukes i marine applikasjoner og kloratproduksjon på grunn av sin ikke-korrosive natur og kompatibilitet med saltvann. Grad 11 titan er mindre potent enn grad 7 titan, og brukes derfor der det er behov for fleksibilitet og korrosjonsbestandighet.

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

Grad 12 titanlegering inneholder molybden og nikkel og er sveisbar; har høy styrke ved høye temperaturer og god korrosjonsbestandighet. Den brukes i skall- og varmevekslere, marine deler, flydeler og andre industrier på grunn av sin mekaniske styrke, noe som gjør at den tåler miljøet.

Grad 23 (Ti6Al4V-ELI)

Titan med ekstra lav interstitiell interstitiell eller grad 23 er ikke nøyaktig som grad 5, og har bedre biokompatibilitet og bruddstyrke enn grad 5. På grunn av den høye renheten kan det brukes i medisinske applikasjoner som ortopediske implantater, kirurgiske stifter og kjeveortopediske apparater der kompatibilitet med kroppsvev og styrke er av avgjørende betydning.

Fordeler med å velge titan til CNC-bearbeiding av deler

Av alle disse materialene kan titan trekkes frem i CNC-maskinering på grunn av de særegne egenskapene som gjør det egnet for spesifikke bransjer. Den forbedrede biokompatibiliteten gjør det svært viktig innen medisin, fordi det sikrer at implantater ikke blir utstøtt fra kroppen. Den høye korrosjonsbestandigheten gjør titan verdifullt i marine- og kjemisk prosessindustri, der materialets evne til å vare lenge er avgjørende.

En annen egenskap ved titan er det høye styrke/vekt-forholdet, noe som er svært nyttig i luftfarts- og bilindustrien, der vektreduksjon samtidig som styrken økes, er viktig for å forbedre utstyrets ytelse og effektivitet. Den høye duktiliteten gjør det mulig å lage komplekse geometrier og sammensatte profiler som kreves for spesifikke bruksområder i ulike bransjer. Titan er imidlertid lett å maskinbearbeide, slik at delene kan produseres med stor presisjon og høy pålitelighet for å oppnå de ønskede toleransenivåene.

Utfordringer ved maskinering av titan

Det er ikke lett å arbeide med titanlegeringer fordi følgende utfordringer sannsynligvis vil oppstå når materialet skal bearbeides. Det har høy kjemisk reaktivitet og er svært korrosivt, noe som fører til dannelse av overflatedefekter som oksidasjon og sprøhet under maskineringsprosessen, noe som går ut over kvaliteten og påliteligheten til komponenten.

Kontrollen av temperaturstigning og krefter er avgjørende fordi titan har lav varmeledningsevne; varme bygger seg opp i skjæresonen, noe som fører til rask verktøyslitasje og kan påvirke overflatefinishen. I tillegg har titan restspenninger og herdespenninger** etter bearbeidingen, og disse spenningene fører til ustabile dimensjoner og i noen tilfeller til at delen svikter.

Verdifulle tips for effektiv titanbearbeiding

Det er imidlertid noen kritiske faktorer som må kontrolleres for å optimalisere titanbearbeidingen, siden det ikke er enkelt. Oppspenning av arbeidsstykker bidrar til å minimere vibrasjoner og verktøyskrangling, og forbedrer derfor nøyaktigheten og overflatefinishen på arbeidsstykkene. Bruk av verktøy med høy forspenning og kortskjærende verktøy reduserer avbøyningen, og dermed oppnås nøyaktighet selv på en problematisk del.

Ved å velge spesifikke skjæreverktøy for titan med bedre belegg, som TiCN eller TiAlN, forbedres slitestyrken. Det øker verktøyenes holdbarhet og prosessens effektivitet og kostnader. Det er derfor nødvendig å kontrollere verktøyenes tilstand og om nødvendig bytte dem ut med nye for å opprettholde den høye kvaliteten på de bearbeidede delene og ikke øke slitasjen på verktøyene under lang produksjon.

Kontroll av skjæreparametrene, som mating, spindelhastighet og sponbelastning, er avgjørende for å minimere varmeutvikling og verktøyslitasje. Tilførsel av tilstrekkelig kjølevæske i skjæresonen bidrar til at sponene flyter av og opprettholder lavere skjæretemperaturer, noe som reduserer verktøybrudd og overflateruhet.

Optimalisering av skjæreparametrene, for eksempel aksial skjæredybde og radial skjæredybde, øker materialfjerningshastigheten og reduserer skjærekreftene og varmeutviklingen, noe som gjør bearbeiding av titan til en pålitelig prosess. Så man kan si at maskinering av titan ikke er noen enkel oppgave. På grunn av sine spesifikke egenskaper og korrekte maskineringsmetoder er det likevel uunnværlig i industrier som krever høy styrke, høy temperatur og svært pålitelige CNC-maskinerte deler.

Forskjeller i bearbeiding av titan i forhold til andre materialer

I metallkategorien har titan en av de mest bemerkelsesverdige egenskapene: styrken. Derfor må alle de industriene som krever høyspenningselementer og deler brukes under tøffe forhold. Dette gjør det enda mer ettertraktet i ulike sektorer på grunn av dets høye varme- og korrosjonsbestandighet.

Styrke og holdbarhet

Sammenlignet med andre metaller har titan høyere strekkfasthet og brukes i bruksområder der det kreves høy styrke ved høye temperaturer. Mens stål kan kategoriseres i henhold til legeringselementer, og dets egenskaper kan avvike betydelig fra det primære materialet, kan titan brukes i ren form eller som en legering, hvorav den mest populære er grad 5 (Ti 6Al-4V), som står for 50% av titanforbruket i verden.

Kostnadsoverveielser

Titan har likevel en stor ulempe - kostnadene er fortsatt betydelig høyere enn for andre materialer som stål eller aluminium. Disse materialene brukes ofte av ingeniører og produsenter, der kostnadsfaktoren blir svært viktig, og bruksområdet ikke krever den høyere kvaliteten på materialet. Stål har for eksempel sveisbarhet, styrke og korrosjonsbestandighet, noe som gjør det ideelt til bruk i konstruksjoner og i hjemmet.

Sammenligning med stål

Rustfritt stål og andre stållegeringer er verdsatt for sin sveisbarhet, styrke og mange bruksområder, fra husholdningsartikler til bygg og anlegg. Rustfritt stål er imidlertid tyngre enn titan. Derfor kan det, i likhet med det sterke og lette titanet, ikke brukes der vekt er en viktig faktor.

Sammenligning med aluminium

Aluminium ligner titan ved at det har et høyt styrke/vekt-forhold og er svært motstandsdyktig mot korrosjon, selv om det ikke er like dyrt. Det er å foretrekke i tilfeller der omfattende arbeid skal utføres til en lavere kostnad og der det er enkelt å produsere konstruksjoner. Aluminium er mer elektrisk og termisk ledende enn de fleste andre metaller. Derfor kan det brukes til varme- og elektrisitetsoverføring, men det er ikke like sterkt eller varmebestandig som titan.

Motstandsdyktighet mot korrosjon

Det er verdt å merke seg at titan har svært høy korrosjonsbestandighet blant alle kjente metaller, og det brukes fortrinnsvis der denne egenskapen er avgjørende. Når titan utsettes for luft, utvikler det et oksidlag som øker holdbarheten og motstandsdyktigheten mot korrosive atmosfærer. Denne selvreparerende egenskapen gjør titan svært godt egnet for bruk i situasjoner som krever langvarig bruk og lite eller intet vedlikehold.

Bruksområder for maskinbearbeidede deler i titan

Maskinbearbeidede deler i titan er å foretrekke siden de er slitesterke, korrosjonsbestandige og har et pent utseende. Disse egenskapene gjør dem egnet for bruk i mange bransjer og felt.

Marine/maritim industri

Titan er et av de mest korrosjonsbestandige materialene, og derfor er det svært godt egnet for bruk i den marine industrien. Noen av bruksområdene er propellaksler, undervannsrobotikk, riggutstyr, kuleventiler, marine varmevekslere, rørsystemer for brannsystemer, pumper, eksosrør og kjølesystemer om bord. Dette gjør det mulig å oppnå lang holdbarhet og effektivitet for flere marine deler og tilbehør.

Luft- og romfart:

I luftfartsindustrien er titan høyt verdsatt for sitt høye styrke/vekt-forhold, sin utmerkede korrosjonsbestandighet og evne til å motstå ekstreme temperaturer. Disse egenskapene gjør det egnet for kritiske romfartsdeler, inkludert seter, turbiner, aksler, ventiler, foringsrør, filterdeler og oksygengenerering. I disse bruksområdene er det mulig å bruke titanmateriale som gir fordelene med lav tetthet, høy styrke og akseptabel ytelse under høy belastning.

Biler:

Selv om aluminium ofte foretrekkes i bilindustrien på grunn av tilgjengeligheten og kostnadseffektiviteten, spiller titan fortsatt en viktig rolle i produksjonen av høytytende bildeler. I forbrenningsmotorer produseres ventiler, ventilfjærer, holdere, bilstoppere, hengende øremuttere, motorstempelstifter, fjærfjærer, bremsekaliberstempler, motorvippepinner og koblingsstenger av titan og dets legeringer. Titan i disse delene forbedrer effektiviteten og holdbarheten til biler og er dermed innlemmet i produksjonsprosessen.

Medisin og tannpleie:

Den medisinske og dentale industrien er avhengig av titan på grunn av dets utmerkede korrosjonsbestandighet, lave elektriske ledningsevne og kompatibilitet med fysiologiske pH-nivåer. Titan brukes i produksjonen av en rekke medisinske innretninger og implantater, inkludert koniske, rette eller selvgjengende beinskruer for ortopediske og dentale bruksområder, kranieskruer for kraniefikseringssystemer, spinalfikseringsstenger, koblinger og plater, og ortopediske pinner. Titan brukes i disse viktige funksjonene på grunn av sin kompatibilitet med menneskekroppen og sin styrke, noe som sikrer pasientens sikkerhet og utstyrets levetid.

Avslutningsvis

Ut fra observasjonene ovenfor kan man konkludere med at selv om titan er et materiale som ikke er lett å bearbeide, kan problemene knyttet til det overvinnes ved hjelp av riktige verktøy og teknikker. CNM tilbyr rådgivning og tjenester innen maskinering av magnesium, titanbearbeiding, slik at operasjonene dine blir praktiske og effektive. Velg CNM for din pålitelige Kina titan maskinering partner i å mestre særegenheter ved titan bearbeiding og øke resultatene av arbeidet ditt.