Hej tam! Jako dostawca tytanu widziałem wiele wyzwań związanych z obróbką tego niesamowitego, ale trudnego metalu. Tytan jest supergwiazdą w wielu gałęziach przemysłu ze względu na swoją wysoką wytrzymałość, niską gęstość i doskonałą odporność na korozję. Ale bądźmy szczerzy, obróbka maszynowa może być uciążliwa. Na tym blogu podzielę się kilkoma wskazówkami, jak poprawić skrawalność tytanu.
Zrozumienie wyzwań związanych z obróbką tytanu
Zanim zagłębimy się w rozwiązania, ważne jest, aby zrozumieć, dlaczego tytan jest tak trudny w obróbce. Jednym z głównych problemów jest jego niska przewodność cieplna. Podczas cięcia tytanu na krawędzi skrawającej wytwarza się mnóstwo ciepła. Ponieważ ciepło nie rozprasza się szybko, może spowodować bardzo szybkie zużycie narzędzia tnącego.
Innym problemem jest wysoka reaktywność chemiczna tytanu w wysokich temperaturach. Ma tendencję do przyklejania się do narzędzia tnącego, tworząc narosty na krawędziach. Te narosty na krawędziach mogą zepsuć wykończenie powierzchni obrabianej części, a także prowadzić do zwiększonych sił skrawania, co jest receptą na katastrofę.
Wybór odpowiednich narzędzi skrawających
Pierwszym krokiem w kierunku poprawy obrabialności tytanu jest wybór odpowiednich narzędzi skrawających. Narzędzia węglikowe są popularnym wyborem, ponieważ są twarde i wytrzymują wysokie temperatury. Jednak nie wszystkie narzędzia węglikowe są sobie równe. Warto szukać gatunków węglików specjalnie zaprojektowanych do obróbki tytanu. Gatunki te mają zazwyczaj drobnoziarnistą strukturę i specjalną powłokę.
Powłoka może mieć ogromne znaczenie. Na przykład powłoka z azotku tytanu i glinu (TiAlN) może zmniejszyć tarcie pomiędzy narzędziem a tytanowym przedmiotem obrabianym. Oznacza to, że wytwarza się mniej ciepła, a narzędzie służy dłużej. Niektórzy z naszych klientów, którzy korzystaliTarcza napylająca z tytanu o wysokiej czystościw swoich projektach odkryli, że zastosowanie narzędzi pokrytych TiAlN znacznie poprawiło wydajność obróbki.
Optymalizacja parametrów cięcia
Parametry skrawania są jak sekretny przepis na udaną obróbkę tytanu. Należy uzyskać odpowiednią kombinację prędkości skrawania, szybkości posuwu i głębokości skrawania.
Zacznijmy od prędkości cięcia. Tytan jest metalem wolno poruszającym się, jeśli chodzi o obróbkę skrawaniem. Jeśli posuniesz się zbyt szybko, ciepło generowane na krawędzi skrawającej gwałtownie wzrośnie, a narzędzie szybko się zużyje. Ogólną zasadą jest utrzymywanie stosunkowo niskiej prędkości skrawania w porównaniu do innych metali. W przypadku większości stopów tytanu dobrym punktem wyjścia jest prędkość skrawania wynosząca około 30–60 stóp powierzchniowych na minutę (SFM).
Szybkość podawania jest również istotna. Nie chcesz zbyt szybko podawać narzędzia, ponieważ spowoduje to zbyt duże obciążenie narzędzia i spowoduje jego pęknięcie. Z drugiej strony, jeśli posuw będzie zbyt mały, narzędzie zamiast go przecinać, będzie ocierać się o obrabiany przedmiot, co również generuje dużo ciepła. Zwykle dobrym początkiem jest posuw wynoszący około 0,002–0,005 cala na obrót (IPR).
Jeśli chodzi o głębokość skrawania, należy zachować umiarkowaną głębokość. Mała głębokość skrawania może wydawać się dobrym pomysłem w celu zmniejszenia naprężeń działających na narzędzie, ale w rzeczywistości może zwiększyć prawdopodobieństwo tarcia narzędzia o przedmiot obrabiany. Często zalecana jest głębokość skrawania w zakresie od 0,020 do 0,100 cala.
Używanie chłodziw i smarów
Chłodziwa i smary są Twoimi najlepszymi przyjaciółmi podczas obróbki tytanu. Pomagają redukować ciepło, wypłukują wióry i zapobiegają przyklejaniu się tytanu do narzędzia skrawającego.
Dostępne są różne rodzaje chłodziw, takie jak chłodziwa na bazie wody i oleju. Czynniki chłodzące na bazie wody doskonale odprowadzają ciepło, ponieważ woda ma wysoką pojemność cieplną właściwą. Są także bardziej przyjazne dla środowiska. Jednakże mogą nie być tak skuteczne w smarowaniu jak chłodziwa na bazie oleju.
Z drugiej strony, chłodziwa na bazie oleju zapewniają doskonałe smarowanie, co może zmniejszyć tarcie i zużycie narzędzi. Mogą jednak powodować pewien bałagan i wymagać ostrożniejszego obchodzenia się z nimi. Niektórzy z naszych klientów, z którymi współpracujemyDrut TIG AWS A5.16 Ti 6AL – drut prosty 4V z tytanu klasy 5odkryli, że połączenie chłodziwa na bazie wody do kontroli temperatury i niewielkiej ilości smaru na bazie oleju dla lepszego przepływu wiórów działa naprawdę dobrze.
Prawidłowe ustawienie przedmiotu obrabianego
Sposób ustawienia przedmiotu obrabianego może mieć również duży wpływ na obrabialność. Upewnij się, że obrabiany przedmiot jest bezpiecznie przymocowany do stołu maszyny. Jakikolwiek ruch lub wibracje podczas obróbki mogą spowodować pęknięcie narzędzia tnącego lub pogorszenie wykończenia powierzchni.
Należy również wziąć pod uwagę orientację przedmiotu obrabianego. Jeśli to możliwe, staraj się obrabiać tytan w sposób wykorzystujący jego strukturę ziarnistą. Obróbka równoległa do włókien może czasami być łatwiejsza i skutkować lepszym wykończeniem powierzchni.
Zarządzanie chipami
Wióry są dużym problemem podczas obróbki tytanu. Wióry są zwykle długie i żylaste, co może owijać się wokół narzędzia tnącego i powodować różnego rodzaju problemy. Aby skutecznie zarządzać wiórami, można zastosować łamacze wiórów na narzędziu skrawającym. Łamacze wiórów służą do łamania długich wiórów na mniejsze, łatwiejsze w obsłudze kawałki.
Należy także zadbać o szybkie usunięcie wiórów z obszaru cięcia. Tutaj ważną rolę odgrywa płyn chłodzący. Układ chłodzenia pod wysokim ciśnieniem może pomóc w wypłukiwaniu wiórów z krawędzi skrawającej, zapobiegając ich zakłócaniu procesu obróbki. Dla osób pracujących nad projektami zSpiekana płyta porowata Grubość 1 mm Tytanowa płyta spiekana z porowatego metalu, właściwe zarządzanie wiórami jest szczególnie ważne, aby uniknąć uszkodzenia porowatej struktury.
Strategie ścieżki narzędzia
Wybrana ścieżka narzędzia może mieć wpływ na skrawalność tytanu. Chcesz uniknąć ostrych zakrętów i nagłych zmian kierunku. Mogą one powodować nagłe zmiany obciążenia narzędzia tnącego, co może prowadzić do jego złamania.
Gładka, ciągła ścieżka narzędzia jest zazwyczaj najlepszą opcją. Można również rozważyć zastosowanie strategii frezowania trochoidalnego. Frezowanie trochoidalne polega na przesuwaniu narzędzia po torze kołowym z jednoczesnym posuwem go wzdłuż przedmiotu obrabianego. Pomaga to w utrzymaniu stałych sił skrawania i może zmniejszyć zużycie narzędzia.
Obróbka po obróbce skrawaniem
Po obróbce dobrym pomysłem jest wykonanie obróbki po obróbce części tytanowej. Można na przykład zastosować proces gratowania, aby usunąć wszelkie ostre krawędzie lub zadziory pozostałe po obróbce. Może to poprawić bezpieczeństwo obsługi części, a także uczynić ją bardziej przydatną do dalszego montażu lub operacji wykończeniowych.
Można również przeprowadzić proces czyszczenia powierzchni, aby usunąć wszelkie pozostałości chłodziwa lub smaru. Może to zapobiec korozji, a także poprawić wygląd części.
Wniosek
Poprawa obrabialności tytanu jest zdecydowanie wyzwaniem, ale przy właściwym podejściu jest to całkowicie wykonalne. Wybierając odpowiednie narzędzia skrawające, optymalizując parametry skrawania, stosując chłodziwa i smary, prawidłowo ustawiając przedmiot obrabiany, zarządzając wiórami, wybierając właściwą ścieżkę narzędzia i wykonując zabiegi po obróbce, możesz sprawić, że operacje obróbki tytanu będą bardziej wydajne i opłacalne.
Jeśli szukasz produktów z wysokiej jakości tytanu lub masz jakiekolwiek pytania dotyczące poprawy obrabialności tytanu, chętnie z Tobą porozmawiam. Po prostu skontaktuj się z nami, aby rozpocząć dyskusję i zobacz, jak możemy współpracować, aby spełnić Twoje potrzeby.
Referencje
- Tooling U - SME, „Machining Titanium Alloys: Best Practices”, dostępne w Internecie
- Machining Doctor, „Mastering the Macinability of Titanium”, dostępny w Internecie
- Magazyn narzędzi skrawających „Obróbka tytanu: wskazówki i techniki”
