Когда-то титан был материалом, который использовался лишь несколькими избранными мастерскими и к которому редко прикасались обычные машинисты, но сейчас он используется гораздо чаще, и за свою карьеру с ним успели поработать многие машинисты. Обработка титана не похожа на обработку стандартных материалов, таких как алюминий и сталь. Однако из-за огромных прибылей все больше магазинов начинают проявлять интерес к этой работе.

В этой статье мы расскажем об успешных методах обработки титана на станках с ЧПУ, о том, как выбрать подходящий режущий инструмент, и о том, на что следует обратить внимание машинистам. если вы хотите узнать больше о других процессах обработки, перейдите по ссылке Производитель точеных компонентов страница.

Обработка титана: Ключевые соображения

Обработка титана с ЧПУ - сложный процесс, поскольку его прочность делает его подходящим для самых требовательных применений и одновременно сложным для обработки. Для достижения наилучшего результата и продления срока службы инструмента крайне важно понимать все тонкости процесса обработки.

1. Выбор режущего инструмента

Обработка титана требует выбора режущего инструмента. Поскольку титан устойчив к высоким температурам и тверд, очень важно выбрать инструменты, способные противостоять этим свойствам. Инструменты из быстрорежущей стали с покрытием из вольфрама, углерода и ванадия подходят для этой цели, поскольку их твердость сохраняется при температурах до 600°C. Такие инструменты обеспечивают более качественное резание и снижают вероятность сколов кромок, улучшая процесс обработки.

2. Важность покрытий для инструментов

Покрытие режущих инструментов имеет большое значение, и нанесение правильного типа покрытия улучшает производительность режущих инструментов при обработке титана. Такие покрытия, как нитрид титана и алюминия (TiAlN), снижают тепловыделение за счет создания слоя оксида алюминия на поверхности инструмента. Этот слой минимизирует теплопроводность и химическое взаимодействие между инструментом и заготовкой, что увеличивает срок службы инструмента и повышает эффективность удаления стружки.

3. Обеспечение стабильности при обработке

Стабильность при обработке титана крайне важна для снижения вибрации и повышения точности резания. Из-за гибкости титана и высоких усилий возможно возникновение болтанки, что негативно сказывается на качестве обработанной поверхности. Для повышения стабильности и обеспечения минимального расстояния между носиком шпинделя и вершиной инструмента используйте концевые фрезы с более гигантским диаметром керна. Использование постоянных подач и скоростей обработки также снижает тепловое и деформационное упрочнение инструмента, что сохраняет его функциональность и долговечность.

4. Преимущества фрезерования по контуру

Фрезерование с подъемом имеет ряд преимуществ при обработке титана на заказ. При фрезеровании с подъемом толщина стружки начинается с большей и постепенно уменьшается, в то время как при фрезеровании с опусканием происходит обратное. Это помогает повысить теплоотдачу к стружке, а не к заготовке, тем самым минимизируя тепловое напряжение и износ инструмента. Фрезерование с подъемом улучшает сдвиг и правильную очистку стружки за фрезой, повышая эффективность обработки и качество обработки поверхности.

Знание этих стратегий имеет решающее значение для успешной обработки титана. Таким образом, выбор правильных инструментов, соответствующих покрытий, стабильности и адекватной стратегии фрезерования позволит механикам получить желаемые размеры и эффективность титановых компонентов в соответствии с промышленными требованиями.

Распространенные марки, используемые для обработки с ЧПУ

Давайте обсудим некоторые распространенные марки, обычно используемые при обработке титана на станках с ЧПУ.

Класс 1: коммерчески чистый титан, содержащий не более 0,3% кислорода.

К наиболее распространенным типам относится титан марки 1 с высокой пластичностью и низким содержанием кислорода. Он обладает хорошей обрабатываемостью, высокой ударной вязкостью и высокой коррозионной стойкостью и применяется в медицинской, автомобильной и аэрокосмической промышленности. Однако у титана марки 1 есть и недостатки: он обладает меньшей прочностью, чем другие марки титана, и поэтому не может использоваться в местах, где на него действуют нагрузки.

Grade 2 (коммерчески чистый титан, содержащий стандартное количество кислорода)

Второй сорт титана также известен как титан-рабочая лошадка благодаря среднему содержанию кислорода, высокой коррозионной стойкости, формуемости, свариваемости и пластичности. Он широко используется в медицинской и аэрокосмической промышленности, особенно в деталях авиационных двигателей, благодаря своим механическим характеристикам, которые позволяют ему выдерживать условия эксплуатации.

Класс 3 (чистый титан с умеренным содержанием кислорода)

Титан класса 3 считается титаном с умеренными механическими свойствами, такими как коррозия, обрабатываемость и прочность. Он не так часто используется в коммерческих приложениях, как Grade 1 и 2. Тем не менее, он используется в медицинской, морской и аэрокосмической промышленности, где требуется стабильная работа деталей и узлов.

Класс 4 (чистый титан с высоким содержанием кислорода)

Титан Grade 4 - один из самых прочных и химически стабильных материалов для обработки титана на станках с ЧПУ. Он ценится за способность работать в жестких условиях. Тем не менее, он имеет высокое содержание кислорода, что делает его довольно сложным для обработки. При обработке используется большое количество СОЖ и высокая скорость подачи. Этот сорт используется в криогенных сосудах, оборудовании для химической обработки и деталях планера, где необходимы высокая прочность и вязкость.

Класс 5 (Ti6Al4V)

Ti6Al4V - это альфа-бета титановый сплав с 6% Al и 4% V; этот материал обладает хорошими механическими свойствами, включая высокую прочность, приемлемую формуемость и хорошую коррозионную стойкость. Он используется на электростанциях, морских платформах, кораблях и судовых деталях, высокопрочных аэрокосмических изделиях и так далее. Титан марки 5 применяется во всех областях, где требуются высокие эксплуатационные характеристики в различных условиях окружающей среды.

Класс 6 (Ti 5Al-2.5Sn)

Титановый сплав Grade 6 обладает хорошей стабильностью и высокой прочностью и может быстро соединяться, особенно при высоких рабочих температурах. Это делает его идеальным для использования в каркасах самолетов, реактивных двигателях и других аэрокосмических деталях и компонентах, где прочность материала имеет первостепенное значение. Благодаря способности выдерживать высокие температуры и нагрузки он подходит для работы в жестких условиях.

Степень 7 (Ti-0.15Pd)

Если сравнивать Grade 2 с Grade 7, то последний содержит палладий для улучшения коррозионных свойств, особенно в химической промышленности. Он обладает хорошими характеристиками формовки и сварки, а благодаря устойчивости к коррозионным агентам широко используется в оборудовании для химической обработки, где важны прочность и долговечность.

Степень 11 (Ti-0.15Pd)

Как и предыдущий титан Grade 7, титановый сплав Grade 11 обладает повышенной пластичностью и меньшим содержанием примесей. Он используется в морской технике и в производстве хлоратов благодаря своей некоррозионной природе и совместимости с соленой водой. Титан Grade 11 менее прочен, чем титан Grade 7, поэтому он используется там, где необходимы гибкость и коррозионная стойкость.

Класс 12 (Ti 0,3 Mo 0,8 Ni)

Титановый сплав Grade 12 содержит молибден и никель, хорошо поддается сварке, обладает высокой прочностью при высоких температурах и хорошей коррозионной стойкостью. Он используется в кожухах и теплообменниках, морских деталях, деталях самолетов и других отраслях промышленности благодаря своей механической прочности, которая позволяет ему противостоять воздействию окружающей среды.

Марка 23 (Ti6Al4V-ELI)

Титан со сверхнизким интерстициальным содержанием или титан Grade 23 не имеет такой точности, как Grade 5, и обладает лучшей биосовместимостью и вязкостью разрушения, чем Grade 5. Благодаря высокой чистоте он может применяться в медицине, например, в ортопедических имплантатах, хирургических скобах и ортодонтических аппаратах, где совместимость с тканями организма и прочность имеют первостепенное значение.

Преимущества выбора титана для изготовления деталей с ЧПУ

Из всех этих материалов титан можно выделить при обработке на станках с ЧПУ благодаря особенностям, которые делают его подходящим для конкретных отраслей. Его повышенная биосовместимость делает его очень важным в медицине, поскольку гарантирует, что имплантаты не будут изгнаны из организма. Это качество - высокая коррозионная стойкость - делает титан ценным в морской и химической промышленности, где способность материала служить долго имеет первостепенное значение.

Еще одно свойство титана - высокое соотношение прочности и веса, что очень полезно в аэрокосмической и автомобильной промышленности, где снижение веса при увеличении прочности играет важную роль в повышении производительности и эффективности оборудования. Его высокая пластичность позволяет создавать сложные геометрические формы и сложные профили, необходимые для специфического использования в различных отраслях промышленности. При этом титан легко поддается механической обработке, поэтому детали могут быть изготовлены с большой точностью и высокой надежностью для достижения желаемых уровней допусков.

Трудности при обработке титана

Работать с титановыми сплавами нелегко, поскольку при обработке этого материала, скорее всего, возникнут следующие проблемы. Он обладает высокой химической реактивностью и галтованием, что приводит к образованию поверхностных дефектов, таких как окисление и охрупчивание, в процессе обработки, что ставит под угрозу качество и надежность детали.

Контроль повышения температуры и усилий имеет решающее значение, поскольку титан обладает низкой теплопроводностью; тепло накапливается в зоне резания, что приводит к быстрому износу инструмента и может повлиять на качество обработки поверхности. Кроме того, после обработки в нем возникают остаточные и закалочные напряжения**, которые приводят к нестабильности размеров, а иногда и к разрушению детали.

Ценные советы по эффективной обработке титана

Однако для оптимизации обработки титана необходимо контролировать некоторые критические факторы, поскольку это не так просто. Зажим заготовок позволяет минимизировать вибрации и дребезг инструмента, а значит, повысить точность и качество обработки поверхности деталей. Использование инструмента с высокой предварительной нагрузкой и короткорежущих инструментов уменьшает величину отклонения, что позволяет достичь точности даже на проблемных деталях.

Выбор специальных режущих инструментов для титана с лучшими покрытиями, такими как TiCN или TiAlN, повышает износостойкость. Это повышает долговечность инструментов, эффективность и стоимость процесса. Таким образом, необходимо контролировать состояние инструментов и при необходимости заменять их на новые, чтобы сохранить высокое качество обработанных деталей и не увеличивать скорость износа инструмента при длительном производстве.

Контроль параметров резания, таких как скорость подачи, частота вращения шпинделя и нагрузка на стружку, крайне важен для минимизации тепловыделения и износа инструмента. Подача достаточного количества СОЖ в зону резания способствует отводу стружки и поддержанию более низкой температуры резания, что снижает выход инструмента из строя и шероховатость поверхности.

Оптимизация параметров резания, таких как осевая и радиальная глубина резания, повышает скорость съема материала, снижает силы резания и тепловыделение, делая обработку титана надежным процессом. Таким образом, можно сказать, что обработка титана - непростая задача. Тем не менее, благодаря своим особым свойствам и правильным методам обработки, он незаменим в отраслях, требующих высокопрочных, высокотемпературных и высоконадежных деталей, обработанных с помощью ЧПУ.

Различия в обработке титана и других материалов

В категории металлов титан обладает одной из самых замечательных характеристик - прочностью. Поэтому во всех отраслях промышленности, где требуются элементы и детали, подвергающиеся высоким нагрузкам, они должны использоваться в суровых условиях. Это делает его еще более востребованным в различных отраслях благодаря высокой жаро- и коррозионной стойкости.

Прочность и долговечность

По сравнению с другими металлами, титан обладает более высокой прочностью на разрыв и используется в тех областях, где требуется высокая прочность при высоких температурах. В то время как сталь можно классифицировать по легирующим элементам, и ее характеристики могут значительно отличаться от первичного материала, титан может использоваться в чистом виде или в виде сплава, наиболее популярным из которых является Grade 5 (Ti 6Al-4V), на который приходится 50% потребления титана в мире.

Соображения по поводу стоимости

Тем не менее, у титана есть и существенный недостаток - стоимость, которая все еще значительно выше, чем у других материалов, таких как сталь или алюминий. Эти материалы обычно используются инженерами и производителями, где фактор стоимости становится очень важным, а применение не требует более высокого качества материала. Например, сталь обладает свариваемостью, прочностью и устойчивостью к коррозии, что делает ее идеальной для использования в конструкциях и домах.

Сравнение со сталью

Нержавеющая сталь и другие стальные сплавы ценятся за их способность к сварке, прочность и разнообразие применений - от бытовых до строительных. Однако нержавеющая сталь тяжелее титана. Поэтому, как и в случае с прочным и легким титаном, ее нельзя использовать там, где вес имеет большое значение.

Сравнение с алюминием

Алюминий схож с титаном тем, что обладает высоким соотношением прочности и веса, а также высокой устойчивостью к коррозии, хотя и не так дорог. Он предпочтителен в тех случаях, когда требуется выполнить большой объем работ при меньших затратах и когда легко изготовить конструкцию. Алюминий более электро- и теплопроводен, чем большинство других металлов. Поэтому его можно использовать в системах передачи тепла и электричества, но он не такой прочный и жаростойкий, как титан.

Устойчивость к коррозии

Следует отметить, что титан обладает очень высокой коррозионной стойкостью среди всех известных металлов, и его использование предпочтительно там, где эта характеристика имеет решающее значение. При контакте с воздухом на титане образуется оксидный слой, который повышает его прочность и устойчивость к агрессивным средам. Эта способность к самовосстановлению делает титан очень подходящим для использования в ситуациях, требующих длительного применения и минимального обслуживания.

Области применения деталей, обработанных титаном

Титановые детали предпочтительны, поскольку они долговечны, антикоррозийны и имеют красивый внешний вид. Эти свойства делают их пригодными для использования во многих отраслях промышленности и сферах.

Морская промышленность

Титан - один из самых устойчивых к коррозии материалов, поэтому он очень хорошо подходит для использования в морской промышленности. Некоторые области применения - это гребные валы, подводная робототехника, такелажное оборудование, шаровые краны, морские теплообменники, трубопроводы пожарной системы, насосы, облицовка выхлопных труб и бортовые системы охлаждения. Это позволяет обеспечить долговечность и эффективность нескольких морских деталей и аксессуаров.

Аэрокосмическая промышленность:

В аэрокосмической промышленности титан высоко ценится за высокое соотношение прочности и веса, отличную коррозионную стойкость и способность выдерживать экстремальные температуры. Эти качества делают его пригодным для изготовления важнейших аэрокосмических деталей, в том числе седел, турбин, валов, клапанов, корпусов, деталей фильтров и генераторов кислорода. В этих областях применения можно отметить использование титанового материала, который обладает такими преимуществами, как низкая плотность, высокая прочность и приемлемые характеристики при высоких нагрузках.

Автомобиль:

Несмотря на то, что алюминий часто предпочитают использовать в автомобильной промышленности из-за его доступности и экономичности, титан по-прежнему играет важную роль в производстве высокопроизводительных автомобильных деталей. В двигателях внутреннего сгорания из титана и его сплавов изготавливаются клапаны, клапанные пружины, фиксаторы, кронштейны стоек автомобиля, гайки крепления ушек, поршневые пальцы двигателя, пружины подвески, поршни тормозных суппортов, рокеры двигателя и шатуны. Титан в этих деталях повышает эффективность и долговечность автомобилей и поэтому используется в производственном процессе.

Медицина и стоматология:

Медицинская и стоматологическая промышленность полагается на титан благодаря его превосходной коррозионной стойкости, низкой электропроводности и совместимости с физиологическими уровнями pH. Титан применяется при изготовлении различных медицинских устройств и имплантатов, включая конические, прямые или самонарезающие костные винты для ортопедических и стоматологических целей, краниальные винты для систем фиксации черепа, стержни для фиксации позвоночника, соединительные элементы и пластины, а также ортопедические штифты. Титан используется в этих жизненно важных функциях благодаря своей совместимости с человеческим телом и прочности, что обеспечивает безопасность пациента и долговечность оборудования.

В заключение

Из приведенных выше наблюдений можно сделать вывод, что, несмотря на то, что титан - материал, который нелегко поддается обработке, проблемы, связанные с ним, можно преодолеть, используя соответствующие инструменты и технологии. CNM предлагает консультации и услуги в следующих областях обработка магнияОбработка титана, чтобы ваши операции были практичными и эффективными. Выберите CNM для обеспечения надежной Китай обработка титана партнер в освоении особенностей титан Обработка и повышение результатов вашей работы.