Gids voor het machinaal bewerken van titaniumlegeringen

Titanium en legeringen gebruiken zijn unieke eigenschappen om steeds meer gebruikt te worden in de ruimtevaart en biomedische gebieden. Dit populaire metaal heeft roestwerende en antichemische effecten, kan worden gerecycled en heeft een laag gewicht, hoge sterkte en uitstekende corrosieweerstand, wat veel technische problemen oplost. Titanium onderdelen gaan langer mee en bieden betere prestaties en resultaten dan andere metalen en materialen.

Titanium is 30% hoger dan staal, maar bijna 50% lichter dan staal. Titanium is 60% zwaarder dan aluminium, maar de sterkte is twee keer zo sterk als die van aluminium. Bij het bewerken van titaniumlegeringen en het selecteren van de juiste gereedschappen en parameters moet echter rekening worden gehouden met enkele uitdagingen.

Hier hebben we een diepgaand begrip van titaniumbewerking, waarom het zo moeilijk is om titanium te verwerken, en bieden we enkele technische inzichten en tips die het succespercentage van titaniumbewerking kunnen verbeteren, inclusief de voordelen en toepassing ervan.

Titaniumbewerking Rassen

Er zijn veel soorten en variëteiten van titaniumlegeringen, meer dan 100 soorten. Elke legering heeft zijn eigen unieke eigenschappen en eigenschappen. 40-50 soorten zijn beschikbaar in de industrie, en meer dan tien worden het meest gebruikt. Inclusief verschillende smaken van industrieel puur titanium en geselecteerde titaniumlegeringen, zoals Ti-6AL-4V, Ti-5AL-2.5Sn, TI-2AL-1.5Mn, Ti-3AL-2.5V, Ti-6AL-2Sn-4Zr-2Mo , Ti-6AL-2Sn-4Zr-6Mo en Ti-10V-2Fe-3AL en Ti-0.20Pd, T-0.3Mo-0.8N, enz. Voor de meeste landen zijn de eerste twee belangrijke legeringen (Ti-6Al -4V, Ti-5A-2.5Sn) zijn de meest typische, en ze worden ook door de wereld erkend.

Volgens de organisatieclassificatie worden titaniumlegeringen onderverdeeld in de volgende drie categorieën:α legeringen, (α+β) legeringen en β legeringen.

α Titaniumlegering

Het is een eenfasige legering die bestaat uit een -fase vaste oplossing. Het is α-fase, ongeacht de normale temperatuur of hogere praktische toepassingstemperatuur, met stabiele structuur, hogere slijtvastheid dan puur titanium en sterke oxidatieweerstand. Bij een temperatuur van 500°C tot 600°C behoudt het nog steeds zijn sterkte en kruipweerstand, maar kan niet worden versterkt door warmtebehandeling, en de sterkte bij kamertemperatuur is niet hoog.

β Titaniumlegering

Het is een eenfasige legering die bestaat uit een -fase vaste oplossing. Het heeft een hoge sterkte zonder warmtebehandeling. Na afschrikken en veroudering wordt de legering verder versterkt. De sterkte van de kamertemperatuur kan 1372 ~ 1666 MPa bereiken; maar de thermische stabiliteit is slecht en het is niet geschikt voor gebruik bij hoge temperaturen.

α+β titaniumlegering

Het is een tweefasige legering met goede uitgebreide eigenschappen, goede structurele stabiliteit, goede taaiheid, plasticiteit en vervormingseigenschappen bij hoge temperaturen, en kan goed onder hoge druk worden verwerkt, en kan worden geblust en verouderen om de legering te versterken. De sterkte na warmtebehandeling is ongeveer 50% -100% hoger dan de gegloeide toestand; de sterkte bij hoge temperaturen is hoog en kan lange tijd werken bij een temperatuur van 400-500 ℃, en de thermische stabiliteit is de tweede van die van α titaniumlegering.

De meest gebruikte van de drie titaniumlegeringen zijn α titaniumlegering en α + β titaniumlegering. α titaniumlegering heeft de beste bewerkbaarheid, gevolgd door α + β titaniumlegering en β titaniumlegering is de slechtste.

Waarom is titanium moeilijk te bewerking?

Fysieke verschijnselen van titanium bewerking

De snijkracht tijdens de verwerking van titaniumlegering is slechts iets hoger dan die van staal met dezelfde hardheid, maar het fysieke fenomeen van het verwerken van titaniumlegeringen is veel gecompliceerder dan dat van het verwerken van staal, waardoor de verwerking van titaniumlegeringen met enorme problemen wordt geconfronteerd.

De thermische geleidbaarheid van de meeste titaniumlegeringen is erg laag, slechts 1/7 van die van staal en 1/16 van die van aluminium. Daarom zal de warmte die wordt gegenereerd tijdens het snijden van titaniumlegeringen niet snel worden overgebracht naar het werkstuk of worden weggenomen door de spanen, maar wordt deze geconcentreerd in het snijgebied. De gegenereerde temperatuur kan oplopen tot 1.000 ℃, waardoor de snijkant van het gereedschap snel slijt, barst en snijkantsopbouw genereert, slijtbladen snel verschijnen en meer warmte genereren in het snijgebied, waardoor de levensduur van de gereedschap.

De hoge temperatuur die tijdens het snijproces wordt gegenereerd, vernietigt ook de oppervlakte-integriteit van de onderdelen van titaniumlegering, wat resulteert in een afname van de geometrische nauwkeurigheid van de onderdelen en een werkverhardingsfenomeen dat de vermoeiingssterkte ernstig vermindert.

De elasticiteit van een titaniumlegering kan gunstig zijn voor de prestaties van onderdelen, maar in het snijproces is de elastische vervorming van het werkstuk een belangrijke oorzaak van trillingen. De snijdruk zorgt ervoor dat het "elastische" werkstuk het gereedschap verlaat en terugveert, zodat de wrijving tussen het gereedschap en het werkstuk groter is dan de snijactie. Het wrijvingsproces genereert ook warmte, wat de slechte thermische geleidbaarheid van titaniumlegeringen verergert.

"Heet" is de "boosdoener" in de moeilijke verwerking van titaniumlegeringen!

Hoe de titaniumbewerking te verbeteren?

Op basis van inzicht in het verwerkingsmechanisme van titaniumlegeringen, plus eerdere ervaring, zijn de belangrijkste technologische knowhow voor het verwerken van titaniumlegeringen als volgt:

Meer koelvloeistof

Titanium is een isolator, dus de warmte die tijdens het snijden wordt gegenereerd, heeft de neiging om in de buurt van het snijgereedschap te blijven. Een voor de hand liggende manier om met overtollige warmte om te gaan, is door koelvloeistof toe te voegen. Het werkgebied en de gereedschappen zijn gezandstraald met 10% geconcentreerde koelvloeistof die onder hoge druk wordt aangevoerd om ervoor te zorgen dat het contactgebied koel blijft en alle warmtedragende spanen kunnen worden weggespoeld.

Hogedruk koelvloeistof

Voor draaitoepassingen zijn de locatie en druk van het koelmiddel van cruciaal belang. Met de juiste toepassing kunnen hogere oppervlaktesnelheden en verspaningssnelheden worden bereikt. Het enige nadeel is dat het onderliggende materiaal zich opnieuw op het oppervlak van het onderdeel zal neerslaan. Dit kan worden ondervangen door de snijstrategie te plannen en de koelmiddeldruk voor de uiteindelijke afwerking te verminderen.

Constante feed

Titanium is gemakkelijk te verharden, dat wil zeggen, bij het snijden van materialen wordt titanium harder en draagt ​​daardoor meer gereedschap. De constante voeding zorgt ervoor dat het verspanende geharde materiaal tot een absoluut minimum wordt beperkt.

Verhoog de invoersnelheid

Als de machine het toelaat, betekent het verhogen van de voedingssnelheid dat het gereedschap minder tijd in een specifiek gebied doorbrengt, dus er is geen tijd meer voor warmteaccumulatie en werkverharding om de snijkant van het gereedschap te beïnvloeden.

Hulpprogramma ing

De hardmetalen punt met PVD-coating is het meest geschikte gereedschap voor het snijden van titanium. Er kunnen ook nieuwere en geavanceerdere gereedschapscoatings worden geleverd, zoals TiAIN (titaniumaluminiumnitride). Titanium is een elastisch materiaal, dus dit scherpe gereedschap is absoluut essentieel. Stomp gereedschap veegt het oppervlak af en veroorzaakt trillingen.

Chipcontrole

Titanium produceert lange spanen, die het gereedschap gemakkelijk kunnen beschadigen en het oppervlak van het werkstuk kunnen markeren. Bovendien zijn lange, dunne spanen niet ideaal omdat ze niet helpen om de warmte van het werkgebied af te voeren. Daarom zijn ideale gereedschappen en gereedschapspaden bij het bewerken van titanium ideaal voor het maken van kleinere en dikkere spanen.

Gereedschapspad

Het kiezen van het juiste gereedschapspad bij het bewerken van titanium is net zo belangrijk als het kiezen van het juiste gereedschap. Bij het bewerken van titanium is het absoluut noodzakelijk om ervoor te zorgen dat het gereedschapspad altijd in het werkstuk grijpt. Bij het snijden van een groef vermindert het gereedschapspad in combinatie met een cycloïde patroon de tijd die een groef nodig heeft om in het materiaal te grijpen, wat de ophoping van warmte helpt te beperken. Door het snijgereedschap in en uit het werkstuk te duwen, worden schokken en plotselinge bewegingen die het gereedschap ernstig kunnen beschadigen, verminderd.

Machinegereedschap

Een robuuste werktuigmachine is essentieel voor de succesvolle bewerking van titanium. De ideale titaniumfreesmachine moet stijf zijn en de spil moet met een laag spiltoerental en een hoog koppel kunnen draaien. Dit helpt trillingen te absorberen en trillingen tijdens het snijden te verminderen, wat een veelvoorkomend probleem is bij het bewerken van titaniumlegeringen.

Voor- en nadelen van titaniumbewerking

Titaniumlegering heeft de voordelen van een laag gewicht, hoge sterkte, goede corrosieweerstand, enz., Dus wordt het veel gebruikt in de auto-industrie. De meest gebruikte titaniumlegering is in automotorsystemen. De lage dichtheid van titaniumlegering kan de traagheidsmassa van bewegende delen verminderen. Tegelijkertijd kan de titanium klepveer de vrije trillingen verhogen, de trillingen van de carrosserie verminderen en het motortoerental en het uitgangsvermogen verhogen.

Kiezen voor een titaniumlegering kan de belasting van verwante onderdelen verminderen en de afmetingen van de onderdelen verkleinen, waardoor de kwaliteit van de motor en het hele voertuig afneemt. De vermindering van de traagheidsmassa van de onderdelen vermindert de trillingen en het geluid en verbetert de prestaties van de motor. De toepassing van een titaniumlegering op andere onderdelen kan het comfort van het personeel en de schoonheid van de auto verbeteren. Bij de toepassing van de auto-industrie heeft titaniumlegering een onschatbare rol gespeeld bij energiebesparing en verbruiksvermindering.

Hoge corrosieweerstand, uitstekende biocompatibiliteit en de beste sterkte-gewichtsverhouding van alle metalen. Deze kwaliteiten maken titaniumlegering tot een bijzonder gewild materiaal in de lucht- en ruimtevaart en de medische industrie.

Vanwege zijn affiniteit met andere elementen, kan titanium niet van nature worden gevonden, dus zijn complexe en energieverslindende processen nodig om het te verfijnen. Dit betekent dat de prijs van titaniumlegeringen veel hoger is dan die van andere metalen, of het nu gaat om het eerste smelten van het metaal of de daaropvolgende verwerking.

Een ander groot nadeel van titanium is de technische moeilijkheid in het bewerkingsproces.

Gerelateerde post:Alles over roestvrijstalen bewerkingsonderdelen

Alles over messing bewerkingsonderdelen

Alles over aluminium bewerkingsonderdelen