Professionele CNC-Bewerkingstips voor Titanium – Luchtvaart, Automotive & Meer

Met zijn uitstekende sterkte-gewichtsverhouding en weerstand tegen corrosie, is titanium een van de meest nuttige en populaire metalen voor industriële ingenieurs, architecten, en consumentenproductontwerpers. Het is vernoemd naar de Titanen uit de Griekse oudheid, en het staat meestal gerecht op zijn naam.

Titanium heeft wenselijke materiaaleigenschappen, en het is ook relatief makkelijk te bewerken. Het is lasbaar (in een inerte atmosfeer) en het kan CNC gefreest worden als roestvrij staal. Het is ook vatbaar voor vrijwel alle oppervlakte-afwerkings processen: korrelstraken, poedercoating, en electroforese produceren allemaal goede resultaten wanneer toegepast op titanium. Natuurlijk zijn er metalen met een hogere graad van bewerkbaarheid dan titanium, maar titanium biedt een goede combinatie van vormbaarheid en mechanische prestaties.

Dat gezegd hebbende, is het ontwerpen en produceren van titaniumonderdelen niet altijd hetzelfde als voor aluminiumonderdelen of onderdelen gemaakt van laag-kost materialen. En aangezien titanium blanks ongeveer 10 keer zo duur zijn als Aluminium 6061, wil je er zeker van zijn dat je je onderdelen de eerste keer goed gedaan krijgt.

Dit bericht bespreekt de basisprincipes van CNC-bewerking van titanium, inclusief de meest geschikte toepassingen, bewerkingsoverwegingen, en oppervlakte-afwerkingsopties.

Wat is titanium?

Titanium is een glanzend overgangsmetaal ontdekt in het VK in de 18e eeuw. Het heeft een zilvery uiterlijk en, ondanks de lage dichtheid, is het extreem sterk. Dit maakt het een waardevolle handelsartikel in industrieën waar gewichtsbesparing met name belangrijk is.

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

In de productie-industrie wordt titanium vaak gelegeerd met elementen als ijzer, aluminium, en vanadium.

Waarom titanium gebruiken?

Ondanks de premieprijskaart, is titanium een ongelooflijk populair materiaal. Redenen om titanium te gebruiken zijn:

• Hoge sterkte
• Corrosieweerstand
• Goede sterkte-gewichtsverhouding
• Vormbaarheid
• Goede bewerkbaarheid
• Oppervlaktebehandelingsopties
• Herwinbaar

Om deze redenen wordt titanium regelmatig gebruikt in industrieën als luchtvaart, automotive, en medisch.

Titanium luchtvaartonderdelen omvatten vliegtuigmotoronderdelen, vliegtuigframeonderdelen, rotoren, en compressorbladen. Feitelijk drijft de luchtvaart de productie van titanium: twee derde van alle geproduceerde titanium in de wereld gaat in vliegtuigmotoren en vliegtuigframes.

In de medische wereld omvatten titaniumonderdelen chirurgische implantaten (zoals lange-termijn heupvervangingen) en instrumenten. Het metaal wordt ook gebruikt voor items als rolstoelen en krukken.

Waarom CNC-bewerking van titanium?

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

Fabrikanten maken zelden titaniumonderdelen door gieten. Dit is omdat verwarmd titanium heftig reageert met zuurstof, en veel refractaire materialen die in gieten gebruikt worden, sporen van zuurstof bevatten.

Een omzeiling is het gebruik van gestampt graafiet gieten — met een zuurstofvrij graafietgiet — maar dit produceert onderdelen met een erg ruwe oppervlaktetekstuur niet geschikt voor de meeste medische, luchtvaart, en industriële toepassingen. Het is ook mogelijk om titaniumonderdelen te maken met lost-wax gieten, maar dit vereist een vacuümkamer.

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

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

Dingen om te overwegen bij het frezen van titanium

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

Opbouw van warmte

Titaniumlegeringen kunnen harder zijn dan gangbare bewerkingsmaterialen als aluminiumlegeringen. Dit kan resulteren in verhoogde gereedschapsslijtage en, tegelijkertijd, een verhoogde warmteopbouw op het contactpunt.

Voor deze harder titaniumlegeringen kan het nodig zijn om de CNC-machine RPM te verlagen terwijl een grotere chipload gebruikt wordt. Een hoge-druk koelvloeistof kan ook de spanning op je snijgereedschappen verminderen en helpen hogere-kwaliteit titaniumonderdelen te produceren.

Sommige commercieel zuiver titanium (Graden 1–2) kan minder geneigd zijn om overmatige warmte te genereren, maar voorzorgsmaatregelen moeten nog steeds genomen worden.

Kleven (Galling)

Een issue meer prominent met commercieel zuiver titanium dan titaniumlegeringen is galling en opgebouwde rand.

Titaniumgraden 1–2 kunnen gummy worden tijdens bewerking en kunnen eindigen met vastkleven aan het snijgereedschap. Dit kan echter gemitigeerd worden door hoge-druk koelvloeistof te gebruiken en snelle spaanverwijdering te garanderen.

Het niet aanpakken van dit probleem kan ook het warmteopbouwprobleem verergeren, wat het verdoven van snijgereedschappen versnelt.

Werkstukvasthouding

Titanium en de bewerkbare legeringen zijn minder rigide dan andere gangbare metalen, en ze vereisen daarom een stevige greep tijdens CNC-bewerking.

Naast een rigide machineopstelling, kan het gunstig zijn om constante gereedschapsbeweging te handhaven zonder de snede te onderbreken.

Oppervlakte-afwerkingen voor gefreest titanium

CNC-gefreeste titaniumonderdelen kunnen verbeterd worden met een verscheidenheid aan oppervlakte-afwerkingsbehandelingen — voor functionele of esthetische doeleinden.

Oppervlakte-afwerkingen omvatten:

• Vergladden
• Polijsten
• Korrelstralen
• Borstelen
• Schilderen
• Chromeren
• Metalliseren
• PVD-coating
• Poedercoating
• Electroforese

Gangbare titaniumgraden

3ERP is een gerespecteerde aanbieder van CNC-bewerkingsdiensten en is hoogst ervaren in de productie van titaniumonderdelen en prototypes. Vraag nu een gratis offerte aan.