Titanium aanpakken:een gids voor het bewerken van titanium en zijn legeringen

In de hedendaagse maakindustrie zijn titanium en zijn legeringen niet meer weg te denken uit de ruimtevaart, medische, automobiel- en vuurwapentoepassingen. Dit populaire metaal is bestand tegen roest en chemicaliën, is recyclebaar en extreem sterk voor zijn gewicht. Er zijn echter verschillende uitdagingen waarmee rekening moet worden gehouden bij het bewerken van titanium en het selecteren van de juiste gereedschappen en parameters voor de klus.

Titaniumvariëteiten

Titanium is verkrijgbaar in vele varianten, waaronder bijna 40 ASTM-kwaliteiten, evenals verschillende aanvullende legeringen. De klassen 1 tot en met 4 worden beschouwd als commercieel zuiver titanium met verschillende eisen aan de uiteindelijke treksterkte. Graad 5 (Ti6Al4V of Ti 6-4) is de meest voorkomende combinatie, gelegeerd met 6 procent aluminium en 4 procent vanadium. Hoewel titanium en zijn legeringen vaak bij elkaar worden gegroepeerd, zijn er enkele belangrijke verschillen tussen beide die moeten worden opgemerkt voordat de ideale bewerkingsaanpak wordt bepaald.

De HVTI-frees van Helical Solutions is een uitstekende keuze voor zeer efficiënte gereedschapsbanen in titanium.

Titanium zorgen

Werkhouding

Hoewel titanium misschien meer gewenste materiaaleigenschappen heeft dan normaal staal, gedraagt ​​het zich ook flexibeler en is het vaak niet zo stijf als andere metalen. Dit vereist een veilige grip op titanium werkstukken en een zo stijf mogelijke machine-opstelling. Andere overwegingen zijn onder meer het vermijden van onderbroken sneden en het in beweging houden van het gereedschap op elk moment van contact met het werkstuk. Als u in een geboord gat blijft staan ​​of een gereedschap naast een geprofileerde wand stopt, zal het gereedschap gaan schuren, waardoor overtollige warmte ontstaat, het materiaal hard wordt en voortijdige slijtage van het gereedschap optreedt.

Warmteontwikkeling

Warmte is een geduchte vijand en bij het selecteren van snelheden en voedingen moet rekening worden gehouden met warmteontwikkeling. Terwijl commercieel zuivere soorten titanium zachter en gomachtiger zijn dan de meeste van zijn legeringen, verhoogt de toevoeging van legeringselementen typisch de hardheid van titanium. Dit vergroot de bezorgdheid over gegenereerde warmte en gereedschapsslijtage. Het handhaven van een grotere spaanbelasting en het vermijden van onnodige wrijvingshulpmiddelen met gereedschapsprestaties in de hardere titaniumlegeringen, en zal de hoeveelheid geproduceerde werkharding minimaliseren. Het kiezen van een lager toerental, gecombineerd met een grotere spaanbelasting, kan een aanzienlijke verlaging van de temperatuur opleveren in vergelijking met opties met hogere snelheden. Vanwege de lage geleidingseigenschappen zal het tot een minimum beperken van temperaturen het gereedschap minder belasten en slijtage verminderen. Het gebruik van hogedrukkoelvloeistof is ook een effectieve methode om de warmteontwikkeling bij het bewerken van titanium te verminderen.

Deze nokkenasdeksels zijn op maat gemaakt in titanium voor Mitsubishi Evos.
Foto met dank aan @RebootEng (Instagram)

Galling en opgebouwde rand

De volgende hindernis om te overwegen is dat titanium een ​​sterke neiging heeft om aan een snijgereedschap te hechten, waardoor snijkant wordt opgebouwd. Dit is een lastig probleem dat kan worden verminderd door grote hoeveelheden hogedrukkoelvloeistof direct op het snijoppervlak te gebruiken. Het doel is om spanen zo snel mogelijk te verwijderen om opnieuw snijden van spanen te voorkomen en om de groeven schoon en vrij van vuil te houden. Vergalling is een grote zorg in de commercieel zuivere soorten titanium vanwege hun "gummy" karakter. Dit kan worden aangepakt met behulp van de eerder genoemde strategieën, zoals continue toevoer bij elk contact met het werkstuk en het gebruik van veel hogedrukkoelmiddel.

Titaniumoplossingen

Hoewel de belangrijkste zorgen bij het bewerken van titanium en zijn legeringen kunnen verschuiven, blijven de methoden om ze te verminderen enigszins constant. De belangrijkste ideeën zijn het voorkomen van vreten, warmteontwikkeling, werkverharding en doorbuiging van het werkstuk of gereedschap. Gebruik veel koelvloeistof onder hoge druk, houd de snelheden laag en de voedingen hoog, houd het gereedschap in beweging wanneer het in contact komt met het werkstuk en gebruik een zo stijf mogelijke opstelling.

Bovendien kan het kiezen van een juiste gereedschapscoating helpen om uw werk tot een succes te maken. Met de hoge warmte die wordt gegenereerd tijdens bewerkingen van titanium, is het hebben van een coating die de temperatuur adequaat aankan, van cruciaal belang om de prestaties tijdens een bewerking te behouden. De juiste coating helpt ook om vreten te voorkomen en spanen effectief te verwijderen. Coatings zoals Harvey Tool's Aluminium Titanium Nitride (AlTiN Nano) produceren een oxidelaag bij hoge temperaturen en verhogen de smering van het gereedschap.

Tooling-oplossingen

Helical Solutions biedt de HVTI-6 gereedschapslijn die is geoptimaliseerd voor High Efficiency Frezen (HEM) in titanium en zijn legeringen. De HVTI-6 van Helical heeft zijn Aplus-coating die extra smering en weerstand tegen hoge temperaturen biedt voor een langere standtijd en hogere snelheden en voedingen.

Aangezien titanium en zijn vele legeringen in gebruik blijven groeien in verschillende industrieën, zullen meer machinisten de taak krijgen om dit moeilijke materiaal te snijden. Echter, warmtebeheer en geschikte spaanafvoer, in combinatie met de juiste coating, zullen een succesvolle run mogelijk maken.