Titaan bewerkingsnelheid maximaliseren: Bewezen technieken & best practices

Geplaatst op 19 okt. 2020, | Door Candy, WayKen Rapid Manufacturing

Titaan is lang over het hoofd gezien vanwege zijn eigenschappen. Echter, recente ontwikkelingen in metallurgie en productietechnologie hebben een nieuw perspectief op het materiaal gegeven. Op dit moment is titaan begeerd vanwege zijn uitstekende gewicht-sterkte verhouding (3 keer beter dan staal), corrosieweerstand, compatibiliteit met menselijk weefsel en uitstekende prestaties bij hoge temperaturen. Luchtvaart titaan onderdelen zijn met name populair voor hun lichtgewicht en sterkte. Er zijn echter veel problemen met titaan bewerking.

De Meest Voorkomende Titaanlegeringen

Er zijn een aantal elementen die aan titaan worden toegevoegd om de prestatiecapaciteiten te verhogen. Titaan ondergaat een allotrope transformatie bij een temperatuur van meer dan 800°C. De elementen die de temperatuur van titaan bruikbaarheid verlagen, worden bèta-stabilisatoren genoemd en degenen die het verhogen, α-stabilisatoren. Afhankelijk van de inhoud van de stabilisatoren, worden titaanlegeringen in 4 groepen verdeeld.

1. Onlegerd titaan. Eigenlijk puur titaan. De onlegerde versie heeft de beste corrosieweerstand maar lage sterkte.
2. α-legeringen. α-legeringen hebben betere kruipweerstand, dus ze worden gebruikt voor hoge-temperatuurprestaties.
3. α-β-legeringen. Deze groep is de meest wijdverspreid vanwege de geweldige eigenschappen. α-stabilisatoren voegen warmtebestendigheid toe aan het materiaal en β-stabilisatoren voegen sterkte toe aan de legering. De meest voorkomende α-β legering Ti-6Al-4V telt voor bijna 50% van de hele titaanlegeringsmarkt.
4. β-legeringen. Die legeringen zijn harder dan alle vorige groepen, maar hun dichtheid is ook hoger.

7 Redenen Waarom Titaan Moeilijk Te Bewerken Is

Laten we niet diep ingaan op de mechanica van titaan frezen, titaan draaien of titaan slippen, gereedschapslijtage en spaanvormingsmechanica. In plaats daarvan, hier is een samenvatting van 7 punten waarom titaan zo'n gedoe is om te bewerken.

1. Titaan behoudt hoge sterkte zelfs bij hoge temperaturen en de weerstand tegen plastische vervorming blijft bestaan zelfs bij snijsnelheden. Dit maakt snijkrachten veel groter vergeleken met elk staal.
2. Wanneer de spaan uiteindelijk gevormd is, is hij erg dun en het contactoppervlak tussen de spaan en het gereedschap is drie keer kleiner dan die van staal. Hierdoor moet de punt van het gereedschap bijna de hele snijkracht weerstaan.
3. Titaanlegeringen hebben een hoge wrijvingscoëfficiënt tot de snijgereedschapsmaterialen. Dit verhoogt de snijtemperatuur en de krachten.
4. Bij een temperatuur van meer dan 500 graden Celsius, reageert titaan chemisch met de meerderheid van gereedschapsmaterialen. Oh, en titaan heeft de neiging om zichzelf te ontbranden wanneer het gesneden wordt als de warmte-opbouw te hoog is, dus het gebruik van koelmiddel bij het snijden van titaanlegeringen is een absolute must.
5. Vanwege een laag contactoppervlak en de dunheid van de spannen, gaat alle warmte tijdens het snijproces naar het gereedschap, wat de levensduur ervan aanzienlijk verlaagt. Alleen hoogdruk koelmiddelen kunnen bijhouden met de warmte-opbouw.
6. Titaanlegeringen hebben een erg lage elasticiteitsmodulus. Dit kan leiden tot extra trillingen, gereedschapstrillingen en afbuiging.
7. Bij lage snijsnelheden kan het materiaal aan de snijde plakken en is het extreem slecht voor de oppervlakteafwerking.

Dus, zoals u ziet, zijn er een redelijk aantal significante problemen. Echter, productie-ingenieurs over de hele wereld hebben veel strategieën bedacht om titaan bewerkingsnelheden te verhogen.

Titaan Bewerkingsnelheden Verhogen Met Snijgereedschappen

De keuze van het snijgereedschap is de eerste stap naar een succesvol CNC aluminium en titaan bewerkingsproces. Het belangrijkste om te kiezen is het materiaal. Door de jaren heen hebben een aantal harde legeringen zich bewijzen als goed in titaan snijden. Om goed te zijn in het bewerken van titaan onderdelen, moeten de gereedschappen een aantal eigenschappen hebben.

• De gereedschappen moeten hard zijn bij hoge temperaturen.
• Ze moeten een hoge weerstand tegen trillingen hebben.
• Ze moeten hoge vermoeidheidseigenschappen hebben omdat spaanvorming met titaan een cyclisch proces is.
• Ze moeten chemisch neutraal zijn tot heet titaan.
• Ze moeten hoge sterkte hebben.
• Ze moeten een goede thermische geleiding hebben om de lage snelheid van titaan te compenseren.

Het meest geschikte gereedschapsmateriaalbereik dat alle bovengenoemde eigenschappen bezit, is de WC/Co legeringen. Een andere mogelijke oplossing is hoge-snelheidsstaal (HSS) omdat ze erg weerstand zijn tegen uitbraken. Diamantgereedschappen hebben ook goede prestaties getoond tegen titaanslijtage. U kunt onze diamant bewerkingstips hier opzoeken.

Hoogspoed Titaan Bewerkingstechnieken

Een andere levensvatbare manier om de prestaties van titaan bewerking te verhogen, is het toepassen van speciale titaan bewerkingsstrategieën. Onze titaan bewerkingsdiensten zijn redelijk vaardig geworden in het kiezen van de juiste snijparameters om de tijd van titaan bewerking tot een minimum te brengen. Echter, naast parameteroptimalisatie, zijn er onconventionele bewerkingsstrategieën die de snijsnelheden van titaan aanzienlijk kunnen verhogen.

Ledge Gereedschappen

Deze gereedschappen zijn ontwikkeld door het General Electric bedrijf. Ze gebruiken gereedschappen die een dunne uitstekende rand hebben. In plaats van het hele gereedschap, snijdt alleen deze dunne rand het titaan. Aangezien de spaan ook erg dun is, is er geen verschil, echter, de rand slijt langzamer en is makkelijker te scherpen. De flank van de rand slijt snel en blijft dan constant tijdens de slijtage van de rest van de rand, wat langzamer gebeurt met constante flanken.

Rotterende Inzetstukken

Rotterende inzetstukken worden gebruikt voor titaan draaien. Ze waren onmogelijk geweest vanwege het gebrek aan precisie in machine-ontwerp. Echter, het huidige productieniveau maakt het gebruik mogelijk. Het hoofdprincipe is dat het inzetstuk een ronde vorm heeft en rond de vastzetting draait terwijl het gereedschap de voorraad snijd. Op die manier is de warmteoverdracht veel sneller en het gereedschap opwarmt niet zo veel. Dus, snijsnelheden kunnen verhoogd worden.

Ultrasoon Ondersteunde Metaalverwijdering

Het toevoegen van ultrasoon trilling aan het snijgereedschap maakt spaanvorming eigenlijk makkelijker. Titaanspaan heeft erg slechte elasticiteit die verergerd wordt door de vervormingsverharding wanneer de snijde begint het materiaal te snijden. Ultrasoon golven bevorderen spaanbreuk in plaats van vervorming en dat heeft een positieve invloed op de gereedschapslevensduur, oppervlakteafwerking, de kenmerken van het gereedschap, het voorkomt materiaalopbouw op de snijde en stelt de bewerker in staat de snijsnelheden te verhogen.

Wilt U Meer Weten?

Het kiezen van de juiste bewerkingstips en grondstoffen voor uw volgende rapid prototyping is echt een belangrijk deel wanneer u de prestaties verwacht. Bij WayKen zullen we graag meer van uw professionele advies bieden, neem gerust contact met ons op: info@waykenrm.com of upload uw CAD-bestand daar.