Tips voor CNC-bewerking van titanium:ruimtevaart en meer

Met zijn uitstekende sterkte-gewichtsverhouding en weerstand tegen corrosie is titanium een ​​van de meest bruikbare en populaire metalen voor industriële ingenieurs, architecten en ontwerpers van consumentenproducten. Het is tenslotte vernoemd naar de Titanen uit de oude Griekse mythologie, en het doet zijn naam meestal eer aan.

Titanium heeft gewenste materiaaleigenschappen en is ook relatief eenvoudig om mee te werken. Het is lasbaar (in een inerte atmosfeer) en het kan CNC gefreesd zoals roestvrij staal. Het is ook bevorderlijk voor vrijwel alle oppervlakteafwerking processen:parelstralen, poedercoaten en elektroforese leveren allemaal goede resultaten op bij toepassing op titanium. Natuurlijk zijn er metalen met een hogere mate van bewerkbaarheid dan titanium, maar titanium biedt een goede combinatie van vervormbaarheid en mechanische prestaties.

Dat gezegd hebbende, het ontwerpen en vervaardigen van titanium onderdelen is niet altijd hetzelfde als voor aluminium onderdelen of onderdelen gemaakt van goedkope materialen. En aangezien titanium blanks ongeveer 10 keer zoveel kosten als aluminium 6061, wilt u er zeker van zijn dat uw onderdelen de eerste keer goed worden gedaan.

Dit bericht bespreekt de basisprincipes van CNC-bewerking van titanium, inclusief de meest geschikte toepassingen, bewerkingsoverwegingen en opties voor oppervlakteafwerking.

Wat is titanium?

Titanium is een glanzend overgangsmetaal dat in de 18e eeuw in het Verenigd Koninkrijk werd ontdekt. Het heeft een zilverachtig uiterlijk en is ondanks zijn lage dichtheid oersterk. Dit maakt het een waardevol product in industrieën waar lichtgewicht vooral belangrijk is.

Naast de goede sterkte-gewichtsverhouding is titanium ook zeer goed bestand tegen corrosie - van zeewater, chloor en zuren - en is het zelfs in grote hoeveelheden niet giftig. Dit maakt het bijzonder nuttig in de medische wereld, voor implantaten en andere medische apparaten.

In de maakindustrie wordt titanium vaak gelegeerd met elementen als ijzer, aluminium en vanadium.

Waarom titanium gebruiken?

Ondanks het premium prijskaartje is titanium een ​​ongelooflijk populair materiaal. Redenen om titanium te gebruiken zijn onder meer:

• Hoge sterkte
• Corrosiebestendigheid
• Goede sterkte-gewichtsverhouding
• Kneedbaarheid
• Goede bewerkbaarheid
• Oppervlaktebehandelingsopties
• Recyclebaar

Om deze redenen wordt titanium regelmatig gebruikt in industrieën zoals lucht- en ruimtevaart, automobiel en medisch.

Lucht- en ruimtevaartonderdelen van titanium omvatten onderdelen voor vliegtuigmotoren, casco-onderdelen, rotoren en compressorbladen. In feite is de lucht- en ruimtevaart de drijvende kracht achter de productie van titanium:twee derde van al het geproduceerde titanium in de wereld gaat naar vliegtuigmotoren en casco's.

In de medische wereld omvatten titanium onderdelen chirurgische implantaten (zoals langdurige heupprothesen) en instrumenten. Het metaal wordt ook gebruikt voor zaken als rolstoelen en krukken.

Waarom CNC-machine titanium?

Om de meest nauwkeurige en betaalbare titaniumonderdelen te krijgen, is CNC-bewerking bijna altijd de beste productietechniek. Laten we eens kijken naar de alternatieven om te begrijpen waarom.

Fabrikanten maken zelden titanium onderdelen door gieten . Dit komt omdat verwarmd titanium heftig reageert met zuurstof, en veel vuurvaste materialen die bij het gieten worden gebruikt, bevatten sporen van zuurstof.

Een tijdelijke oplossing is om geramd grafietgietwerk te gebruiken - met behulp van een zuurstofvrij grafietgietsel - maar dit produceert onderdelen met een zeer ruwe oppervlaktetextuur die niet geschikt zijn voor de meeste medische, ruimtevaart- en industriële toepassingen. Het is ook mogelijk om titanium onderdelen te maken met verloren was gieten, maar hiervoor is een vacuümkamer nodig.

Een nieuwere optie is het gebruik van additive manufacturing voor titanium onderdelen. Een handvol 3D-printen technologieën, zoals Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM) en Direct Energy Deposition (DED), kunnen titanium 3D-printmaterialen verwerken. Deze 3D-printsystemen zijn echter erg duur en veel industrieën hebben 3D-geprint titanium nog niet gecertificeerd voor veiligheidskritieke eindgebruiksonderdelen.

Vergeleken met de alternatieven is CNC-bewerking een nauwkeurige, veilige, veelzijdige en betaalbare manier om titanium onderdelen te maken.

Dingen om te overwegen bij het bewerken van titanium

Titanium is een uitstekend materiaal voor veel toepassingen, maar het heeft zijn eigen unieke eigenschappen die moeten worden gerespecteerd tijdens het CNC-bewerkingsproces. Dingen om te overwegen bij het bewerken van titanium zijn onder meer:

Opbouw van warmte

Titaniumlegeringen kunnen harder zijn dan gewone bewerkingsmaterialen zoals aluminiumlegeringen. Dit kan leiden tot verhoogde slijtage van het gereedschap en tegelijkertijd tot een verhoogde warmteontwikkeling op het contactpunt.

Voor deze hardere titaniumlegeringen kan het nodig zijn om het toerental van de CNC-machine te verlagen terwijl een grotere spaanbelasting wordt gebruikt. Een hogedrukkoelvloeistof kan ook de druk op uw snijgereedschap verlichten en helpen bij het produceren van titaniumonderdelen van hogere kwaliteit.

Sommige commercieel zuivere titanium (klassen 1-2) zijn mogelijk minder gevoelig voor het genereren van overtollige warmte, maar er moeten toch voorzorgsmaatregelen worden genomen.

Galling

Een probleem dat meer op de voorgrond staat bij commercieel zuiver titanium dan bij titaniumlegeringen, is vreten en snijkantsopbouw.

Titaniumkwaliteiten 1–2 kunnen tijdens de bewerking plakkerig worden en kunnen uiteindelijk aan het snijgereedschap blijven kleven. Dit kan echter worden beperkt door gebruik te maken van hogedrukkoelvloeistof en een snelle spaanafvoer te garanderen.

Als dit probleem niet wordt aangepakt, kan ook het probleem van warmteontwikkeling toenemen, waardoor snijgereedschappen sneller bot worden.

Werkhouding

Titanium en zijn bewerkbare legeringen zijn minder stijf dan andere gewone metalen en vereisen daarom een ​​stevige grip tijdens CNC-bewerking.

Naast een starre machine-opstelling kan het voordelig zijn om een ​​constante gereedschapsbeweging te behouden zonder de snede te onderbreken.

Oppervlakteafwerkingen voor machinaal bewerkt titanium

CNC-gefreesde titanium onderdelen kunnen worden verbeterd met een verscheidenheid aan oppervlaktebehandelingen - voor functionele of esthetische doeleinden.

Oppervlakteafwerkingen omvatten:

• Verzachtend
• Polijsten
• Kralenstralen
• Poetsen
• Schilderen
• Chroming
• Metalliseren
• PVD-coating
• Poedercoating
• Elektroforese

Veelgebruikte titaniumkwaliteiten

3ERP is een gerespecteerde leverancier van CNC-bewerkingsdiensten en heeft veel ervaring in de productie van titanium onderdelen en prototypes. Vraag nu een gratis offerte aan.