Titanul a fost odată un material utilizat doar de câteva ateliere selecte și rareori atins de mecanicul obișnuit, dar acum este utilizat mult mai frecvent și a fost folosit de mulți mecanici de-a lungul carierei lor. Prelucrarea titanului nu este similară cu cea a materialelor standard din industrie, cum ar fi aluminiul și oțelul. Cu toate acestea, datorită profiturilor lor enorme, tot mai multe ateliere încep să își manifeste interesul pentru aceste locuri de muncă.

În acest articol, vom acoperi practicile de succes pentru prelucrarea cnc a titanului, modul de selectare a uneltelor de tăiere adecvate și lucrurile care trebuie luate în considerare de mașinisti. pentru a afla mai multe despre alte procese de prelucrare, vă rugăm să accesați Producător de componente turnate pagină.

Prelucrarea titanului: Considerații cheie

Prelucrarea CNC cu titan este un proces complex din cauza rezistenței sale, ceea ce îl face potrivit pentru cele mai solicitante aplicații, fiind în același timp dificil de prelucrat. Este esențial să înțelegeți detaliile procesului de prelucrare pentru a obține cel mai bun rezultat și pentru a prelungi durata de viață a sculei.

1. Selectarea uneltelor de tăiere

Prelucrarea titanului necesită luarea în considerare a uneltelor de tăiere. Deoarece titanul este rezistent la căldură și dur, este esențial să alegeți unelte care pot rezista acestor proprietăți. Uneltele din oțel de mare viteză acoperite cu tungsten, carbon și vanadiu sunt potrivite datorită menținerii durității lor la temperaturi de până la 600°C. Aceste unelte permit o tăiere mai bună și reduc șansele de muchii ciobite, îmbunătățind procesele de prelucrare.

2. Importanța acoperirilor pentru scule

Acoperirea uneltelor de tăiere este semnificativă, iar aplicarea tipului corect de acoperire va îmbunătăți performanța uneltelor de tăiere în timpul prelucrării titanului. Acoperirile precum nitrură de titan și aluminiu (TiAlN) reduc generarea de căldură prin crearea unui strat de oxid de aluminiu pe suprafața sculei. Acest strat minimizează conducerea căldurii și interacțiunea chimică dintre sculă și piesa de prelucrat, crescând durata de viață a sculei și îndepărtarea așchiilor.

3. Asigurarea stabilității în prelucrare

Stabilitatea în timpul prelucrării titanului este vitală pentru reducerea vibrațiilor și creșterea preciziei tăierii. Din cauza flexibilității titanului și a forțelor mari, este probabil să apară chattering, ceea ce este în detrimentul calității suprafeței prelucrate. Lucrați cu freze cu diametrul miezului mai gigant pentru a îmbunătăți stabilitatea și pentru a asigura distanța cea mai scurtă între botul fusului și vârful sculei. Utilizarea unor avansuri și viteze de prelucrare constante reduce, de asemenea, căldura și întărirea prin deformare a sculei, menținând astfel funcționalitatea și durabilitatea sculei.

4. Avantajele frezării pe muchii

Frezarea ascendentă are mai multe avantaje atunci când este utilizată în prelucrarea la comandă a titanului. La frezarea ascendentă, grosimea așchiilor pornește de la o grosime mai mare și se reduce treptat, în timp ce la frezarea descendentă, se întâmplă invers. Acest lucru ajută la îmbunătățirea transferului de căldură către așchii mai degrabă decât către piesa de prelucrat, minimizând astfel stresul termic și uzura sculei. Frezarea ascendentă sporește forfecarea și curățarea corespunzătoare a așchiilor în spatele frezei, îmbunătățind eficiența prelucrării și a finisării suprafeței.

Cunoașterea acestor strategii este esențială pentru prelucrarea cu succes a titanului. Astfel, selectarea uneltelor adecvate, a acoperirilor corespunzătoare, a stabilității și a strategiei de frezare adecvate va permite mecanicilor să obțină dimensiunile dorite și eficiența componentelor din titan în conformitate cu cerințele industriale.

Calități comune utilizate pentru prelucrarea CNC

Să discutăm câteva clase comune utilizate în mod obișnuit în prelucrarea cnc a titanului.

Gradul 1: Titan pur din punct de vedere comercial, care nu conține mai mult de 0,3% de oxigen.

Unele dintre cele mai comune tipuri includ titanul de gradul 1, cu ductilitate ridicată și conținut scăzut de oxigen. Acesta are o bună prelucrabilitate, o duritate ridicată la impact și o rezistență ridicată la coroziune și este aplicat în industria medicală, auto și aerospațială. Cu toate acestea, titanul de gradul 1 are unele dezavantaje; are o rezistență mai scăzută decât celelalte grade de titan și, prin urmare, nu poate fi utilizat în zonele în care se aplică stres.

Grad 2 (titan pur comercial care conține o cantitate standard de oxigen)

Al doilea grad de titan este, de asemenea, cunoscut sub numele de titan de lucru datorită conținutului său mediu de oxigen, rezistenței ridicate la coroziune, formabilității, sudabilității și ductilității. Acesta este utilizat pe scară largă în industria medicală și aerospațială, în special în piesele motoarelor de aeronave, datorită caracteristicilor sale mecanice care îi permit să reziste condițiilor aplicate.

Gradul 3 (titan pur cu o cantitate moderată de oxigen)

Titanul de gradul 3 este considerat a avea proprietăți mecanice moderate, cum ar fi coroziunea, prelucrabilitatea și rezistența. Acesta nu este utilizat la fel de frecvent în aplicații comerciale ca gradele 1 și 2. Cu toate acestea, este utilizat în industria medicală, marină și aerospațială, unde este necesară o performanță constantă a pieselor și ansamblurilor.

Grad 4 (titan pur cu conținut ridicat de oxigen)

Titanul de gradul 4 este unul dintre cele mai puternice și stabile din punct de vedere chimic materiale pentru prelucrarea cnc a titanului. este apreciat pentru capacitatea sa de a lucra în medii dificile. Cu toate acestea, are un conținut ridicat de oxigen, ceea ce îl face destul de dificil de prelucrat. Utilizează mult lichid de răcire și are viteze de avans mari în timpul prelucrării. Această calitate este utilizată în recipiente criogenice, echipamente de procesare chimică și piese pentru fuselaje, unde rezistența și tenacitatea ridicate sunt esențiale.

Grad 5 (Ti6Al4V)

Ti6Al4V este un aliaj de titan alfa-beta cu 6% Al și 4% V; acest material are proprietăți mecanice bune, inclusiv rezistență ridicată, formabilitate rezonabilă și rezistență bună la coroziune. Acesta este utilizat în centrale electrice, platforme offshore, nave și piese de nave, produse aerospațiale de înaltă rezistență și așa mai departe. Titanul de gradul 5 se aplică în toate domeniile în care este necesară o performanță ridicată în diferite condiții de mediu.

Grad 6 (Ti 5Al-2.5Sn)

Aliajul de titan de gradul 6 are o bună stabilitate și rezistență ridicată și poate fi îmbinat rapid, în special la temperaturi ridicate de funcționare. Acest lucru îl face ideal pentru utilizarea în rame de avioane, motoare cu reacție și alte piese și componente aerospațiale în care rezistența materialului este de cea mai mare importanță. Datorită capacității sale de a face față temperaturilor ridicate și condițiilor de stres, este potrivit pentru condiții riguroase.

Grad 7 (Ti-0.15Pd)

Comparând gradul 2 cu gradul 7, acesta din urmă conține paladiu pentru a îmbunătăți proprietățile de coroziune, în special în aplicațiile chimice. Are caracteristici bune de formare și sudare și, datorită rezistenței sale la agenții corozivi, este utilizat pe scară largă în echipamentele de prelucrare chimică, unde rezistența și durabilitatea sunt esențiale.

Gradul 11 (Ti-0.15Pd)

În mod similar cu titanul anterior de gradul 7, aliajul de titan de gradul 11 are o ductilitate mai mare și o acceptare mai scăzută a impurităților. Acesta este utilizat în aplicații marine și în fabricarea cloratului datorită naturii sale necorozive și compatibilității cu apa sărată. Titanul de gradul 11 este mai puțin puternic decât titanul de gradul 7 și, prin urmare, este utilizat acolo unde sunt necesare flexibilitate și rezistență la coroziune.

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

Aliajul de titan clasa 12 conține molibden și nichel și este sudabil; are o rezistență ridicată la temperaturi ridicate și o bună rezistență la coroziune. Este utilizat în cochilii și schimbătoare de căldură, piese marine, piese de aeronave și alte industrii datorită rezistenței sale mecanice, care îi permite să reziste mediului.

Clasa 23 (Ti6Al4V-ELI)

Titanul interstițial foarte scăzut sau titanul de gradul 23 nu este exact ca cel de gradul 5 și are o biocompatibilitate și o rezistență la fractură mai bune decât cele de gradul 5. Datorită purității sale ridicate, poate fi utilizat în aplicații medicale, cum ar fi implanturile ortopedice, capsele chirurgicale și aparatele ortodontice, unde compatibilitatea cu țesuturile corpului și rezistența sunt primordiale.

Avantajele alegerii titanului pentru piesele de prelucrare CNC

Dintre toate aceste materiale, titanul poate fi evidențiat în prelucrarea CNC datorită particularităților care îl fac potrivit pentru anumite industrii. Biocompatibilitatea sa îmbunătățită îl face foarte important în medicină, deoarece asigură că implanturile nu vor fi expulzate din organism. Această calitate este rezistența ridicată la coroziune, ceea ce face ca titanul să fie valoros în industriile marine și de prelucrare chimică, unde capacitatea materialului de a rezista mult timp este primordială.

O altă proprietate a titanului este raportul ridicat rezistență/greutate, care este foarte util în industria aerospațială și în industria auto, unde reducerea greutății în timp ce crește rezistența este semnificativă pentru îmbunătățirea performanței și eficienței echipamentelor. Ductilitatea sa ridicată permite geometrii complexe și profiluri complexe necesare pentru utilizări specifice în diverse industrii. Cu toate acestea, titanul este ușor de prelucrat, astfel încât piesele pot fi produse cu mare precizie și fiabilitate ridicată pentru a atinge nivelurile de toleranță dorite.

Provocări în prelucrarea titanului

Nu este ușor să lucrați cu aliaje de titan, deoarece este probabil să întâmpinați următoarele provocări în timpul prelucrării materialului. Are o reactivitate chimică ridicată și o galenă care duce la formarea de defecte de suprafață, cum ar fi oxidarea și fragilizarea în timpul procesului de prelucrare, ceea ce compromite calitatea și fiabilitatea componentei.

Controlul creșterii temperaturii și al forțelor este crucial deoarece titanul are o conductivitate termică scăzută; căldura se acumulează în zona de tăiere, ceea ce duce la uzura rapidă a sculei și poate influența finisajul suprafeței. În plus, după operația de prelucrare, titanul prezintă tensiuni reziduale și de întărire**, iar aceste tensiuni provoacă instabilitate dimensională și, uneori, defectarea piesei.

Sfaturi valoroase pentru prelucrarea eficientă a titanului

Cu toate acestea, trebuie controlați anumiți factori critici pentru a optimiza prelucrarea titanului, deoarece aceasta nu este ușoară. Prinderea pieselor de prelucrat ajută la minimizarea vibrațiilor și a bătăilor de scule și, prin urmare, îmbunătățește precizia și finisarea suprafeței pieselor de prelucrat. Utilizarea uneltelor cu preîncărcare ridicată și a uneltelor cu tăiere scurtă reduce cantitatea de deformare și, astfel, se obține precizie chiar și pe o piesă problematică.

Selectarea uneltelor de tăiere specifice pentru titan cu acoperiri mai bune precum TiCN sau TiAlN îmbunătățește rezistența la uzură. Aceasta crește durabilitatea sculelor și eficiența și costul procesului. Astfel, este necesar să se controleze starea sculelor și, dacă este necesar, să se înlocuiască cu unele noi pentru a menține calitatea ridicată a pieselor prelucrate și pentru a nu crește rata de uzură a sculelor în timpul producției de lungă durată.

Controlul parametrilor de tăiere, cum ar fi viteza de avans, viteza fusului și sarcina de așchiere, este vital pentru a reduce la minimum generarea de căldură și uzura sculei. Aplicarea unei alimentări adecvate cu lichid de răcire în zona de tăiere ajută la fluxul de așchii și menține temperaturi de tăiere mai scăzute, reducând astfel defectarea sculelor și rugozitatea suprafeței.

Optimizarea parametrilor de tăiere, cum ar fi adâncimea axială de tăiere și adâncimea radială de tăiere, crește rata de îndepărtare a materialului și reduce forțele de tăiere și generarea de căldură, făcând din prelucrarea titanului un proces fiabil. Așadar, se poate spune că prelucrarea titanului nu este o sarcină ușoară. Cu toate acestea, datorită proprietăților sale specifice și metodelor corecte de prelucrare, acesta este ineluctabil în industriile care necesită rezistență ridicată, temperaturi ridicate și piese prelucrate CNC extrem de fiabile.

Distincții în prelucrarea titanului față de alte materiale

În categoria metalelor, titanul are una dintre cele mai remarcabile caracteristici: rezistența sa. Prin urmare, toate acele industrii care necesită elemente și piese de înaltă rezistență trebuie să fie utilizate în condiții dificile. Acest lucru îl face și mai dorit în diferite sectoare datorită rezistenței sale ridicate la căldură și coroziune.

Rezistență și durabilitate

Comparativ cu alte metale, titanul are o rezistență mai mare la tracțiune și este utilizat în aplicații în care este necesară o rezistență ridicată la temperaturi ridicate. În timp ce oțelul poate fi clasificat în funcție de elementele de aliere, iar caracteristicile sale pot diferi semnificativ de materialul primar, titanul poate fi utilizat în formă pură sau ca aliaj, dintre care cel mai popular este gradul 5 (Ti 6Al-4V), care reprezintă 50% din consumul mondial de titan.

Considerații privind costurile

Cu toate acestea, titanul are un dezavantaj major - costul este încă considerabil mai ridicat decât alte materiale, cum ar fi oțelul sau aluminiul. Aceste materiale sunt utilizate în mod obișnuit de ingineri și producători, unde factorul cost devine foarte important, iar aplicația nu necesită calitatea superioară a materialului. De exemplu, oțelul are sudabilitate, rezistență și rezistență la coroziune, ceea ce îl face ideal pentru utilizarea în structuri și în casă.

Comparație cu oțelul

Oțelul inoxidabil și alte aliaje de oțel sunt apreciate pentru capacitatea lor de a fi sudate, rezistența și diversitatea de utilizări, de la articole de uz casnic la construcții. Cu toate acestea, oțelul inoxidabil este mai greu decât titanul. Prin urmare, la fel ca în cazul titanului puternic și ușor, acesta nu poate fi utilizat acolo unde greutatea este un aspect important.

Comparație cu aluminiul

Aluminiul este similar cu titanul prin faptul că oferă un raport rezistență/greutate ridicat și este foarte rezistent la coroziune, deși nu este la fel de scump. Este preferat în cazurile în care trebuie efectuate lucrări de amploare la un cost mai mic și în care fabricarea structurii este ușoară. Aluminiul este mai conductor electric și termic decât majoritatea celorlalte metale. Prin urmare, poate fi utilizat în aplicații de transfer de căldură și electricitate, dar nu este la fel de puternic sau rezistent la căldură ca titanul.

Rezistența la coroziune

Este de remarcat faptul că titanul are o rezistență foarte ridicată la coroziune printre toate metalele cunoscute, iar utilizarea sa este preferată atunci când această caracteristică este crucială. Titanul, atunci când este expus la aer, dezvoltă un strat de oxid care îi sporește durabilitatea și rezistența la atmosferele corozive. Această caracteristică de autoreparare face ca titanul să fie foarte potrivit pentru utilizarea în situații care necesită utilizare pe termen lung și întreținere redusă sau inexistentă.

Aplicații ale pieselor prelucrate din titan

Piesele prelucrate din titan sunt preferate deoarece sunt durabile, anti-corozive și au un aspect plăcut. Aceste proprietăți le fac potrivite pentru utilizare în multe industrii și domenii.

Industrie marină/navală

Titanul este unul dintre cele mai rezistente materiale la coroziune și, prin urmare, este foarte potrivit pentru utilizarea în industria navală. Unele domenii de aplicare sunt arborele elicei, robotica subacvatică, echipamentele de echipare, supapele sferice, schimbătoarele de căldură marine, conductele sistemului de incendiu, pompele, căptușelile coșurilor de evacuare și sistemele de răcire de la bord. Acest lucru face posibilă durabilitatea și eficiența mai multor piese și accesorii marine.

Aerospațial:

În industria aerospațială, titanul este foarte apreciat pentru raportul său ridicat rezistență/greutate, rezistența excelentă la coroziune și capacitatea de a rezista la temperaturi extreme. Aceste atribute îl fac potrivit pentru piese critice din industria aerospațială, inclusiv scaune, turbine, arbori, supape, carcase, piese de filtrare și generare de oxigen. În aceste aplicații, se poate remarca utilizarea materialului din titan care oferă avantajele densității reduse, rezistenței ridicate și performanței acceptabile în condiții de stres ridicat.

Automobile:

Deși aluminiul este adesea preferat în industria auto datorită disponibilității și rentabilității sale, titanul joacă încă un rol semnificativ în producția de piese auto de înaltă performanță. În motoarele cu combustie internă, supapele, arcurile de supape, reazemele, suporturile de oprire ale mașinilor, piulițele cu urechi suspendate, știfturile pistonului motorului, arcurile de suspensie, pistoanele etrierului de frână, basculele motorului și biela sunt fabricate din titan și aliajele sale. Titanul din aceste piese sporește eficiența și durabilitatea automobilelor și, prin urmare, este încorporat în procesul de fabricație.

Medical și dentar:

Industriile medicale și dentare se bazează pe titan pentru rezistența sa excelentă la coroziune, conductivitatea electrică scăzută și compatibilitatea cu nivelurile fiziologice de pH. Titanul este utilizat la fabricarea unei varietăți de dispozitive medicale și implanturi, inclusiv șuruburi conice, drepte sau autofiletante pentru os pentru aplicații ortopedice și dentare, șuruburi craniene pentru sisteme de fixare craniană, tije, conectori și plăci pentru fixarea coloanei vertebrale și pini ortopedici. Titanul este utilizat în aceste funcții vitale datorită compatibilității sale cu corpul uman și rezistenței, care asigură siguranța pacientului și longevitatea echipamentului.

În concluzie

Din observațiile de mai sus, se poate concluziona că, deși titanul este un material care nu este ușor de prelucrat, problemele asociate cu acesta pot fi depășite folosind instrumente și tehnici adecvate. CNM oferă consultanță și servicii în prelucrarea magneziului, prelucrarea titanului, astfel încât operațiunile dvs. să fie practice și eficiente. Selectați CNM pentru China prelucrare titan partener în stăpânirea particularităților titan prelucrare și creșterea rezultatelor muncii dumneavoastră.