Master CNC-bewerking van titanium:tips, uitdagingen en materiaalkwaliteiten

Titanium is een opmerkelijk CNC-bewerkingsmateriaal. Het is bestand tegen hoge temperaturen en is bestand tegen chemische corrosie. Bovendien is het lichtgewicht met verschillende andere kwaliteiten, waardoor het uniek en wenselijk is voor fabrikanten.

CNC-gefreesde titanium onderdelen zijn extreem duurzaam, maar het kan een uitdaging zijn om titanium te bewerken vanwege de hoge treksterkte. In dit artikel geven we geweldige informatie over de CNC-bewerking van titanium, hoe u de juiste snijgereedschappen kiest voor de bewerking van titanium en nuttige tips om een succesvolle bewerking te garanderen.

Waarom kiezen voor titanium voor CNC-bewerkingsonderdelen?

De belangrijkste voordelen van CNC-titanium als productiemateriaal zijn onder meer de superieure biocompatibiliteit, de hoge mate van corrosieweerstand en de hoogste sterkte-gewichtsverhouding van welk metaal dan ook. Dit metaal heeft ook een uitstekende ductiliteit en een goede bewerkbaarheid. Andere redenen om titanium te kiezen voor CNC-bewerkingsonderdelen zijn:

• Duurzaamheid:Titanium is zeer duurzaam en ideaal voor de productie van CNC-gefreesde onderdelen die worden blootgesteld aan zware of extreme werkomstandigheden.
• Niet-magnetisch:dit metaal heeft geen magnetische eigenschappen. Het heeft ook een uitstekende oxidatieweerstand, waardoor het bestand is tegen corrosieve krachten.
• Niet-giftig:Titanium is corrosiebestendig, heeft een hoge bio-compatibiliteit en niet-giftige eigenschappen, waardoor het ideaal is voor gebruik in de medische industrie.

Deze kwaliteiten van titanium maken het toepasbaar in verschillende industrieën, waaronder de lucht- en ruimtevaart-, medische en auto-industrie.

Uitdagingen waarmee u rekening moet houden bij het bewerken van titanium

Hoewel CNC-titanium een geweldig materiaal is voor veel toepassingen, ervaren fabrikanten vaak uitdagingen bij de bewerking ervan. Deze uitdagingen omvatten;

Hoge chemische reactiviteit en vreten

Bij het bewerken van titaniumlegeringen kunnen sommige gassen ermee reageren, wat leidt tot problemen zoals oppervlakteoxidatie en verbrossing. Het kan de componenten verzwakken en hun corrosieweerstand verminderen.

Bovendien heeft dit metaal een lage elasticiteitsmodulus vergeleken met zijn hoge sterkte, waardoor het een gomachtig materiaal is om te bewerken. Omdat titanium kleverig is, kan het zich hechten aan het CNC-snijgereedschap, wat kan leiden tot defecten en schade. Afgezien van schade aan het gereedschap, tast vreten vaak de kwaliteit van de oppervlakteafwerking van titanium aan.

Warmteopbouw en snijkrachten

Het handhaven van een koele temperatuur tijdens het bewerken van titanium is een van de moeilijkste uitdagingen. De reden is dat titanium een ​​lage thermische geleidbaarheid heeft, waardoor het metalen werkstuk warmte opbouwt op plaatsen waar het gereedschap snel is. Dit verslijt sneller en kan een negatieve invloed hebben op de kwaliteit van de snijvlakken als er niet mee wordt omgegaan, vooral bij het bewerken van hardere titaniumlegeringen.

Het gebruik van een grotere spaanbelasting en een lager toerental op de CNC-machine is essentieel voor deze hardere titaniumlegeringen. Een hogedrukkoelmiddel kan er ook voor zorgen dat uw snijgereedschappen efficiënter werken en titaniumstukken van hogere kwaliteit maken.

Bovendien hebben titaniumlegeringen hoge snijkrachten nodig, waardoor ze moeilijk te snijden zijn. Deze snijkrachten veroorzaken vaak gereedschapslijtage, defecte onderdelen en sterke trillingen, waardoor de productkwaliteit en oppervlakteafwerking worden beïnvloed.

Residu- en verhardingsspanningen

Vanwege hun kristalstructuur zijn titaniumlegeringen niet extreem flexibel, wat tot problemen tijdens de bewerking kan leiden. Hun kristalstructuur zou de snijkracht tijdens de bewerking kunnen vergroten, waardoor het bewerkingsgemak afneemt en de kans op restspanningen toeneemt. Deze spanningen kunnen ervoor zorgen dat de positie verdraait, barst of minder lang meegaat.

Handige tips voor het bewerken van titanium

Veel machinewerkplaatsen aarzelen om met dit geavanceerde materiaal te werken vanwege de moeilijkheden bij het bewerken van titanium. Vanwege de uitzonderlijke eigenschappen kiezen veel fabrikanten er echter voor om titanium te gebruiken om onderdelen van hoge kwaliteit te produceren. Gelukkig hebben ervaren CNC-machinisten en gereedschapsfabrikanten nuttige tips ontwikkeld over het machinaal bewerken van titanium.

Onderdelen veilig bevestigen

Alles wat u kunt doen om trillingen te verminderen, zal het bewerken van titanium gemakkelijker maken, omdat titanium al gevoelig is voor ratelend gereedschap. Om doorbuigingen in het werkstuk te voorkomen, moeten de onderdelen stevig worden vastgemaakt. Maak bovendien gebruik van eersteklas CNC-machines met extreem stijve gereedschapsopstellingen. Om de doorbuiging van het gereedschap te minimaliseren, kunt u zelfs overwegen om kortere snijgereedschappen te gebruiken.

Kies het juiste snijgereedschap

Vanwege de stijgende vraag naar titanium ontwikkelen gereedschapsmakers nieuwe strategieën om de bewerkbaarheid van titanium te vergroten. Snijgereedschappen met coatings van titaniumkoolnitride (TiCN) of hittebestendig titaniumaluminiumnitride (TiAlN) kunnen langer meegaan.

Over het algemeen moeten machinisten titaniumspecifieke gereedschappen van superieure kwaliteit kiezen en versleten apparatuur regelmatig inspecteren en vervangen. Overweeg ook om gereedschap met een kleinere diameter en meer snijkanten te gebruiken, zodat de verwijderingssnelheid van het werkstuk stabiel blijft en de opbouw van warmte wordt beperkt.

Overweeg snijparameters

Bij het bewerken van titanium moet de temperatuurcontrole zorgvuldig worden toegepast. Het aanbrengen van stabiel koelmiddel onder hoge druk, gericht op het snijgebied, is een van de meest eenvoudige manieren om het werkstuk en het gereedschap koel te houden. De spanen blijven niet aan uw bewerkingsgereedschap plakken als u ze uit het snijgebied schiet.

Bovendien is het bij het werken met titanium van cruciaal belang om rekening te houden met uw voedingssnelheden, spilsnelheden en spaanbelasting. Dit houdt in dat de druk op gereedschappen en apparatuur wordt beperkt en dat u niet te lang op één plek blijft. Een alternatieve snijstrategie, zoals het vergroten van de axiale snedediepte en het verkleinen van de radiale aangrijping, kan ook de moeite waard zijn om te onderzoeken om de snijeffectiviteit te vergroten en de bewerkingstemperaturen te verlagen.

Voorkom oververhitting door gebruik te maken van een hogedrukkoelsysteem

Titaniumafwerking vereist een heel klein percentage van de radius van het gereedschap om contact te maken, een superscherpe, zeer kleine voeding per tand. Maar het zal ertoe leiden dat de hitte moeilijk uit het werkgebied te verwijderen is. Als we dit niet doen, zal dit uiteindelijk onze snijgereedschappen ruïneren, en door hitte-effecten zal het handhaven van toleranties een uitdaging worden. Gebruik daarom bij het snijden van titanium de best mogelijke koelmiddelopstelling.

Een effectief hulpmiddel is een hogedrukkoelsysteem. Afhankelijk van de toepassing kan ook een spindel essentieel zijn. Het verhogen van de koelvloeistofconcentratie kan ook nuttig zijn bij het werken met titanium.

Verschillende titaniumkwaliteiten voor CNC-bewerking

Er zijn verschillende soorten titanium en soorten titaniumlegeringen, elk met zijn ideale toepassing, voordelen en minpunten. Laten we deze cijfers eens in detail bekijken.

Graad 1 (puur titanium met laag zuurstofgehalte)

Onder de meest gebruikte titaniumsoorten is dit de zachtste en meest ductiele titaniumlegering. Titanium van klasse 1 heeft een uitstekende bewerkbaarheid, slagvastheid, corrosieweerstand en vervormbaarheid. Het nadeel is dat het minder sterk is in vergelijking met andere soorten titanium. Deze kwaliteit vindt toepassing in de medische, automobiel- en ruimtevaartindustrie.

Graad 2 (puur titanium met standaard zuurstofgehalte)

Dit wordt ook wel werkpaardtitanium genoemd. Het heeft een hoge corrosieweerstand, sterkte, vervormbaarheid, lasbaarheid, ductiliteit en lage sterkte. Graad 2 titanium vindt toepassing in de medische en ruimtevaartindustrie voor de productie van vliegtuigmotoren.

Graad 3 (puur titanium met gemiddeld zuurstofgehalte)

Hoewel niet zo commercieel populair als klasse 1 en 2, heeft dit titanium goede mechanische eigenschappen. Het heeft een hoge corrosieweerstand, bewerkbaarheid en sterkte. Het vindt toepassing in de medische, maritieme en ruimtevaartindustrie.

Graad 4 (puur titanium met hoog zuurstofgehalte)

Deze kwaliteit titanium heeft een hoge sterkte en corrosieweerstand. Het is echter niet eenvoudig te bewerken en vereist vaak grote hoeveelheden koelmiddel en voedingssnelheid. Graad 4 titanium vindt toepassing in cryogene vaten, CPI-apparatuur, cascocomponenten, warmtewisselaars, enz.

De bovenstaande kwaliteiten 1-4 zijn allemaal puur titanium, het volgende gedeelte gaat over de verschillende kwaliteiten titaniumlegering.

Graad 5 (Ti6Al4V)

Titaniumlegering van klasse 5 bevat 4% vanadium en 6% aluminium. Het is niet zo sterk als andere legeringen, maar heeft een hoge corrosieweerstand en vervormbaarheid. Het is ideaal voor energieopwekking, offshore- en maritieme toepassingen en kritische vliegtuigconstructies.

Graad 6 (Ti 5 Al-2,5Sn)

Deze titaniumsoort heeft een goede stabiliteit, sterkte en lasbaarheid, vooral bij hoge temperaturen, waardoor ze kunnen worden toegepast bij de productie van casco's en straalmotoren.

Graad 7 (Ti-0.15Pd)

Deze kwaliteit titanium is vergelijkbaar met klasse 2, met als enige verschil het palladiumgehalte, toegevoegd om de corrosieweerstand te verbeteren. Titaniumlegering van klasse 7 heeft uitstekende vervormbaarheid en lasbaarheid. Het is ideaal voor gebruik bij de productie van chemische verwerkingsapparatuur.

Graad 11 (Ti-0,15Pd)

Titanium van klasse 11 lijkt veel op klasse 7. Het is echter taaier en heeft een lagere tolerantie voor andere onzuiverheden. Het heeft een lagere sterkte dan klasse 7 en vindt toepassing in de maritieme en chloraatindustrie.

Graad 12 (Ti0,3Mo0,8Ni)

Titanium van klasse 12 is vrij duur en bevat 0,8% nikkel en 0,3% molybdeen, waardoor het uitstekende lasbaarheid, sterkte bij hoge temperaturen en corrosiebestendigheid heeft. Het vindt toepassing in schaal- en warmtewisselaars, scheeps- en vliegtuigonderdelen, enz.

Graad 23 (T6Al4V-ELI)

Ook bekend als extra low interstitial of TAV-EIL, heeft titanium van klasse 23 vergelijkbare eigenschappen als klasse 5, maar is zuiverder. Het heeft een goede breuktaaiheid, biocompatibiliteit en een slechte relatieve bewerkbaarheid. Het wordt gebruikt bij de productie van orthopedische pinnen, schroeven, chirurgische nietjes en orthodontische apparaten.

Hoe u het juiste snijgereedschap kiest voor het bewerken van titanium？

Het gebruik van een snijgereedschap bij CNC-bewerkingen met titanium is meestal een slecht idee. Hier leest u hoe u de juiste snijgereedschappen kiest voor het frezen van titanium of bij het gebruik van andere CNC-bewerkingstechnieken.

Houd rekening met het aantal fluiten van het snijgereedschap

U moet het aantal vingerfreesgroeven verhogen om de productcyclustijden te verkrijgen. Voor titanium betekent meer tanden minder klapperen. Een vingerfrees met 10 spaangroeven is bijvoorbeeld goed geschikt voor de spaanbelasting, ideaal voor de meeste materialen, maar is perfect voor gebruik met titanium. Dit komt voornamelijk door de noodzaak om de radiale aangrijpingen te verminderen.

Vermijd onderbroken sneden en houd de snijkant scherp

Vanwege de lage Young-modulus is titanium sterk en elastisch. Dit betekent dat we een scherp gereedschap nodig hebben om efficiënt en zonder wrijven een chip van het oppervlak te verwijderen.

Vermijd zo veel mogelijk onderbroken sneden, omdat deze spanen in uw scherpe gereedschappen kunnen slaan, wat mogelijk kan leiden tot vroegtijdig falen van het gereedschap.

Houd rekening met de coating van snijgereedschappen

Coatings kunnen het vermogen van uw gereedschap om de door titanium geproduceerde hitte te verdragen aanzienlijk verbeteren. TiAlN (Titanium Aluminium Nitride) is een geschikte coating om te overwegen. Het zorgt voor smerend vermogen om snijkantsopbouw, vreten en spaanlassen tegen te gaan en is vooral geschikt voor de temperaturen die optreden bij machinale bewerking.

Probeer molens met hoge voeding bij het bewerken van titanium

Frezen met hoge voeding zijn geschikt om de aangrijping laag te houden bij het werken met axiaal en radiaal titanium. Deze tools zijn speciaal gemaakt om die taak effectief uit te voeren.

Oppervlakteafwerkingen voor machinaal bewerkte titanium onderdelen

Een reeks oppervlakteafwerkingstechnieken, waaronder titaniumpolijsten, kunnen CNC-gefreesde titaniumproducten om functionele en esthetische redenen verbeteren. Deze oppervlakteafwerkingen omvatten:

• Polijsten
• Anodiseren
• Chroming
• Poedercoating
• PVD-coating
• Poetsen

Toepassingen van machinaal bewerkte titaniumonderdelen

Met titanium bewerkte onderdelen zijn duurzaam, corrosiebestendig en esthetisch. Deze eigenschappen zorgen ervoor dat ze in een verscheidenheid aan industrieën kunnen worden toegepast.

Maritieme/marine-industrie

Vergeleken met de meeste natuurlijk voorkomende metalen heeft titanium een hogere corrosieweerstand. Deze weerstand maakt het ideaal voor de productie van schroefassen, onderwaterrobotica, riggingapparatuur, kogelkranen, maritieme warmtewisselaars, brandsysteemleidingen, pompen, uitlaatpijpvoeringen en koelsystemen aan boord.

Lucht- en ruimtevaart

Vanwege de talrijke wenselijke eigenschappen is titanium een gewild materiaal in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Deze kwaliteiten omvatten de hoge sterkte-gewichtsverhouding, uitstekende weerstand tegen corrosie en geschiktheid in extreem warme omgevingen. Titaniumonderdelen in de lucht- en ruimtevaartindustrie omvatten stoelcomponenten, turbinecomponenten, as-, klep-, behuizing- en filteronderdelen, evenals onderdelen voor zuurstofopwekkingssystemen.

Automobiel

In de automobielsector is titanium versus aluminium een steeds weerkerend argument, waarbij aluminium de overhand heeft vanwege de beschikbaarheid en kosteneffectiviteit ervan. Niettemin wordt titanium nog steeds aangetroffen in de productie van auto-onderdelen. De belangrijkste toepassingen in de automobielsector voor titanium en zijn legeringen zijn de productie in de kleppen, klepveren, houders, autostopbeugels, hangende oormoeren, motorzuigerpennen, ophangveren, remklauwzuigers, motortuimelaars en drijfstangen van motoren met interne verbranding.

Medisch en tandheelkundig

De medische industrie vindt verschillende toepassingen voor titanium vanwege de hoge corrosieweerstand, lage elektrische geleidbaarheid en fysiologische pH-waarden. Onderdelen gemaakt van titanium die voor de medische industrie worden gebruikt, zijn onder meer taps toelopende, rechte of zelftappende botschroeven, schroeven voor tandheelkundige implantaten, schedelschroeven voor schedelfixatiesystemen, spinale fixatiestaven, connectoren en platen, orthopedische pinnen, enz.

Kies WayKen voor het bewerken van titanium onderdelen

WayKen is een deskundig CNC-bewerkingsbedrijf, met een grote specialiteit in het bewerken van titanium. Wij bieden hoogwaardige CNC-bewerkingsdiensten voor titanium aan industrieën tegen zeer concurrerende prijzen. Met 5-assige bewerking en precisiemachineapparatuur staat ons team van ontwerpers en ingenieurs altijd klaar om uw bestelling in de kortst mogelijke tijd op te nemen en te verwerken, waardoor de time-to-market wordt verkort.

Conclusie

Titanium en zijn legeringen vereisen een zorgvuldige bewerking voor een optimale productie van onderdelen. Het is een metaal dat heel anders is dan zijn tegenhangers zoals staal en messing. Het vereist het gebruik van de juiste hulpmiddelen, expertise en geduld. Daarom is het vaak het beste om Titanium CNC-bewerkingsprojecten uit te besteden aan professionals zoals WayKen, die hoogwaardige onderdelen met precisie garanderen.

Veelgestelde vragen

Is titanium moeilijker te bewerken dan staal?

Titanium is moeilijker te bewerken dan staal, voornamelijk vanwege het hoge smeltpunt. Het is ook zeer kneedbaar en rekt vaak uit voordat het breekt, waardoor het moeilijker te bewerken is.

Wat is de voedingssnelheid bij het frezen van titanium?

Bij het werken met titanium moet deze wisselplaat worden gesneden met een snelheid van 40 tot 150 m/min met een voedingssnelheid van 0,03 tot 0,15 mm per tand.

Hoe ontlast je titanium na het bewerken?

Spanningsverlichtingstechnieken kunnen worden gebruikt op titaniumlegeringen zonder hun ductiliteit of sterkte in gevaar te brengen. Smeedstukken worden geproduceerd door metaal gedurende één tot twee uur te verwarmen tot temperaturen tussen 595 en 705 °C (1100 en 1300 °F) voordat het wordt gekoeld met de lucht.