CNC-bewerking van Titanium onder de knie krijgen: Tips, uitdagingen en materiaalgraden

Titaan is een opmerkelijk CNC-bewerkingsmateriaal. Het kan hoge temperaturen weerstaan en is bestendig tegen chemische corrosie. Bovendien is het lichtgewicht met diverse andere kwaliteiten, wat het uniek en gewenst maakt voor fabrikanten.

CNC bewerkte titanondeerdelen zijn extreem duurzaam, maar het kan uitdagend zijn om titan te bewerken door de hoge trekkracht. In dit artikel geven we geweldige informatie over CNC-bewerking van titan, hoe u de juiste snijgereedschappen kiest voor het bewerken van titan, en nuttige tips om succesvolle bewerking te garanderen.

Waarom Kiezen voor Titaan voor CNC-bewerkte Onderdelen?

De belangrijkste voordelen van CNC-titaan als fabricagemateriaal zijn de superieure biocompatibiliteit, hoge graad van corrosieweerstand en de hoogste sterkte-gewichtsverhouding van enig metaal. Dit metaal heeft ook uitstekende duktiliteit en goede bewerkbaarheid. Andere redenen om titan te kiezen voor CNC-bewerkte onderdelen zijn:

• Duurzaamheid: Titaan is hoogst duurzaam en ideaal voor het fabriceren van CNC-bewerkte onderdelen die blootgesteld zijn aan harde of extreme werkomstandigheden.
• Niet-magnetisch: Dit metaal heeft geen magnetische kenmerken. Het heeft ook uitstekende oxidatiewerstand, wat het bestand maakt tegen corrosieve krachten.
• Niet-toxisch: Titaan is corrosiebestendig, heeft hoge biocompatibiliteit en niet-toxische eigenschappen, wat het ideaal maakt voor gebruik in de medische industrie.

Deze kwaliteiten van titan geven het toepassing in diverse industrieën, inclusief de luchtvaart, medische en automobielindustrie.

Uitdagingen om te Overwegen bij het Bewerken van Titaan

Hoewel CNC-titaan een geweldig materiaal is voor veel toepassingen, ervaren fabrikanten vaak uitdagingen bij het bewerken ervan. Deze uitdagingen omvatten:

Hoge Chemische Reactiviteit en Kleven

Bij het bewerken van titanlegeringen kunnen sommige gassen met hen reageren, wat leidt tot problemen zoals oppervlakte-oxidatie en verbrokkeling. Het kan de componenten verzwakken en hun corrosieweerstand verminderen.

Bovendien heeft dit metaal een lage elasticiteitsmodulus vergeleken met de hoge sterkte, wat het een kleverig materiaal maakt om te bewerken. Als het kleverig is, kan titan aan het CNC-snijgereedschap hechten, wat resulteert in falen en schade. Naast gereedschapsschade, compromitteert kleven vaak de oppervlakteafwerkingskwaliteit van titan.

Warmteopbouw en Snijkrachten

Een koele temperatuur behouden tijdens het bewerken van titan is een van de hardest uitdagingen. De reden is dat titan een lage thermische geleidbaarheid heeft, wat ertoe leidt dat het metaalwerkstuk warmte opbouwt waar de bewerking snel is. Dit slijgt sneller uit en kan de kwaliteit van gesneden oppervlakken negatief beïnvloeden als het niet behandeld wordt, vooral bij het bewerken van harder titanlegeringen.

Het gebruik van een grotere spandikte en een lagere toer op de CNC-machine is essentieel voor deze zwaardere titanlegeringen. Een hoogdruk koelstof kan ook helpen uw snijgereedschappen efficiënter te laten werken en titanstukken van hogere kwaliteit te creëren.

Ook hebben titanlegeringen hoge snijkrachten nodig, wat ze moeilijk te snijden maakt. Deze snijkrachten veroorzaken vaak gereedschapsslijtage, defecte onderdelen en hoge trillingen, wat productkwaliteit en oppervlakteafwerking beïnvloedt.

Residuële en Verhardingsspanningen

Vanwege hun kristalstructuur zijn titanlegeringen niet extreem flexibel, wat kan leiden tot problemen tijdens bewerking. Hun kristalstructuur kan de snijkracht tijdens bewerking verhogen, wat de bewerkingsgemak vermindert en de kans op residuele spanningen verhoogt. Deze spanningen kunnen de positie laten draaien, kraken of korter laten duren.

Nuttige Tips voor Titaanbewerking

Veel machinewerkplaatsen aarzel om met dit high-tech materiaal te werken vanwege de moeilijkheden van titanbewerking. Echter, vanwege de uitzonderlijke kwaliteiten, kiezen veel fabrikanten ervoor om titan te gebruiken om hoogwaardige onderdelen te produceren. Gelukkig hebben vakbekwame CNC-bewerkers en gereedschapsfabrikanten nuttige tips ontwikkeld voor het bewerken van titan.

Onderdelen Stevig Bevestigen

Alles wat u kunt doen om trillingen te verminderen, zal het bewerken van titan makkelijker maken omdat titan al geneigd is om gereedschapschatter te creëren. Om afbuiging in het werkstuk te voorkomen, bevestig onderdelen stevig. Daarnaast, gebruik top-CNC-machines met extreem rigide gereedschapsindelingen. Om gereedschapsafbuiging te minimaliseren, kunt u zelfs overwegen kortere snijgereedschappen te gebruiken.

Kies het Juiste Snijgereedschap

Vanwege de stijgende vraag naar titan, ontwikkelen gereedschapsfabrikanten nieuwe strategieën om de bewerkbaarheid van titan te verbeteren. Snijgereedschappen met coatings van titaankoolstofnitride (TiCN) of warmtebestendig titaanaluminiumnitride (TiAlN) kunnen langer duren.

Over het algemeen moeten bewerkers titan-specifieke gereedschappen van superieure kwaliteit kiezen en regelmatig inspecteren en versleten gereedschappen vervangen. Ook overwegen om een gereedschap met een kleinere diameter en meer snijranden te gebruiken om te helpen waarborgen dat de werkstukverwijderingssnelheid stabiel blijft terwijl de warmteopbouw beperkt wordt.

Overweeg Snijparameters

Temperatuurcontrole moet zorgvuldig gebruikt worden bij het bewerken van titan. Het aanbrengen van constante, hoogdruk koelstof gericht op het snijgebied is een van de meest directe manieren om het werkstuk en de bewerking koel te houden. De spannen zullen niet aan uw bewerkingsgereedschappen kleven als u ze uit het snijgebied blast.

Daarnaast is het cruciaal bij het werken met titan om uw voedersnelheden, spindelsnelheden en spandikten te overwegen. Dit betekent de spanning op gereedschappen en apparatuur beperken en te lang op één plek blijven vermijden. Een alternatieve snijstrategie, zoals het verhogen van de axiale snijddiepte terwijl de radiale ingreep verminderd wordt, kan ook de waarde zijn om te onderzoeken om de snijdefficiëntie te verhogen en de bewerkingstemperaturen te verlagen.

Oververhitting Voorkomen Door Hoogdruk Koelsysteem te Gebruiken

Titaan afwerking vereist een heel klein percentage van de straal van het gereedschap in contact te zijn, een super-scherpe, heel kleine voeding per tand. Maar het leidt tot warmte die moeilijk te verwijderen is uit het werkgebied. Als het achtergelaten wordt, zal het uiteindelijk onze snijgereedschappen ruïneren, en warmte-effecten zullen het moeilijk maken om toleranties te behouden. Daarom, bij het snijden van titan, gebruik de beste koelstofopstelling mogelijk.

Een effectieve hulp is een hoogdruk koelsysteem. Een spindel kan ook essentieel zijn, afhankelijk van de toepassing. Het verhogen van de koelstofconcentratie kan ook nuttig blijken bij het werken met titan.

Verschillende Titaangraden voor CNC-bewerking

Er zijn verschillende graden van titan en typen titanlegeringen, elk met de ideale toepassing, voordelen en nadelen. Laten we deze graden in detail bekijken.

Graad 1 (Zuiver Titaan met lage zuurstofinhoud)

Onder de meest gebruikt titantypen is dit de zachtste en meest duktyle titanlegering. Graad 1 titaan heeft uitstekende bewerkbaarheid, stoßzwaarte, corrosieweerstand en vormbaarheid. Als nadeel is het lager in sterkte vergeleken met andere titangraden. Deze graad vindt toepassing in de medische, automobiel- en luchtvaartindustrie.

Graad 2 (Zuiver Titaan met standaard zuurstofinhoud)

Dit wordt ook wel werkpaard titaan genoemd. Het heeft hoge corrosieweerstand, sterkte, vormbaarheid, lasbaarheid, duktiliteit, en lage sterkte. Graad 2 titaan vindt toepassing in de medische en luchtvaartindustrie voor het produceren van vliegtuigmotoren.

Graad 3 (Zuiver Titaan met medium zuurstofinhoud)

Hoewel niet zo commercieel populair als graden 1 en 2, heeft deze titaan goede mechanische eigenschappen. Het heeft een hoge corrosieweerstand alsook bewerkbaarheid en sterkte. Het vindt toepassing in de medische, maritieme en luchtvaartindustrie.

Graad 4 (Zuiver Titaan met hoge zuurstofinhoud)

Deze graad titaan heeft hoge sterkte en corrosieweerstand. Echter, het is niet gemakkelijk te bewerken, vaak vereisend grote hoeveelheden koelstof en voedersnelheid. Graad 4 titaan vindt toepassing in cryogene vaten, CPI apparatuur, vliegtuigcomponenten, warmtewisselaars, etc.

De bovenstaande graden 1-4 zijn allemaal zuiver titaan, de volgende sectie gaat over de verschillende graden van titanlegering.

Graad 5 (Ti6Al4V)

Graad 5 titanlegering bevat 4% vanadium en 6% aluminium. Het is niet zo sterk als andere legeringen maar heeft hoge corrosieweerstand en vormbaarheid. Het is ideaal voor energieopwekking, offshore en maritieme toepassingen, en cruciale vliegtuigstructuren.

Graad 6 (Ti 5 Al-2.5Sn)

Deze titangraad heeft goede stabiliteit, sterkte en lasbaarheid, vooral bij hoge temperaturen, wat ze toepassing geeft in de productie van vliegtuigframes en straalmotoren.

Graad 7 (Ti-0.15Pd)

Deze graad titaan is vergelijkbaar met graad 2, met het enige verschil de palladiuminhoud, toegevoegd om de corrosieweerstand te verbeteren. Graad 7 titanlegering heeft uitstekende vormbaarheid en lasbaarheid. Het is ideaal voor gebruik bij het produceren van chemische verwerkingsapparatuur.

Graad 11 (Ti-0.15Pd)

Graad 11 titaan is redelijk vergelijkbaar met graad 7. Echter, het is duktyler, met een lagere tolerantie voor andere onzuiverheden. Het heeft een lagere sterkte dan graad 7 en vindt toepassing in de maritieme en chloorfabrikage-industrie.

Graad 12 (Ti0.3Mo0.8Ni)

Graad 12 titaan is vrij duur en bevat 0,8% nikkel en 0,3% molybdeen, wat het uitstekende lasbaarheid, sterkte bij hoge temperaturen en corrosieweerstand geeft. Het vindt toepassing in mantel- en warmtewisselaars, maritieme en vliegtuigcomponenten, etc.

Graad 23 (T6Al4V-ELI)

Ook bekend als extra lage interstitieel of TAV-EIL, deelt graad 23 titaan vergelijkbare eigenschappen met graad 5 maar is zuiverder. Het heeft goede breukzwaarte, biocompatibiliteit, en slechte relatieve bewerkbaarheid. Het vindt gebruik in de productie van orthopedische pennen, schroeven, chirurgische agraffen en orthodontische apparaten.

Hoe de Juiste Snijgereedschappen te Kiezen voor het Bewerken van Titaan?

Elk snijgereedschap gebruiken bij CNC-bewerking met titan is meestal een slecht idee. Hier is hoe u de juiste snijgereedschappen kiest voor frezen van titan of bij het gebruik van andere CNC-bewerkingstechnieken.

Rekening Houden met het Aantal Fluiten van het Snijgereedschap

U moet het aantal eindfrees fluiten verhogen om productcyclus tijden te krijgen. Voor titan, meer tanden betekent minder chatter. Bijvoorbeeld, een 10-fluit eindfrees, terwijl strak voor de spandikten ideaal voor de meeste materialen, is perfect voor gebruik met titan. Dit is primair door de noodzaak om radiale ingreep te verminderen.

Onderbroken Sneden Vermijden en Snijrand Scherp Houden

Vanwege de lage Young's modulus, is titan sterk en elastisch. Dit betekent dat om efficiënt en zonder te wrijven een spaan van het oppervlak te verwijderen, we een scherp gereedschap nodig hebben.

Onderbroken sneden zoveel mogelijk vermijden aangezien ze spannen in uw scherpe rand gereedschappen kunnen hameren, wat mogelijk leidt tot vroege gereedschapsfaling.

Reekening Houden met Snijgereedschapscoating

Coatings kunnen de capaciteit van uw gereedschappen om de door titan gegenereerde warmte te weerstaan, aanzienlijk verbeteren. TiAlN (Titaan Aluminium Nitride) is een geschikte coating om te overwegen. Het verleent smeerbaarheid om opgebouwde randen, kleven en spaanletsels te bestrijden en is bijzonder goed geschikt voor de temperaturen die ervaren worden bij bewerking.

Probeer Hoog-voeder Frezen bij het Bewerken van Titaan

Hoog-voeder frezen zijn geschikt om de ingreep laag te houden bij het werken met axiaal en radiaal titaan. Deze gereedschappen zijn specifiek gemaakt om die taak effectief uit te voeren.

Oppervlakteafwerkingen voor Bewerkte Titan Onderdelen

Een reeks oppervlakteafwerkingsmethoden, inclusief titan polijsten, kan CNC-bewerkte titanproducten verbeteren voor functionele en esthetische redenen. Deze oppervlakteafwerkingen omvatten:

• Polijsten
• Anodiseren
• Chromeren
• Poedercoating
• PVD coating
• Borstelen

Toepassingen van Bewerkte Titan Onderdelen

Bewerkte titanonderdelen zijn duurzaam, corrosiebestendig en esthetisch. Deze kwaliteiten geven hen toepassingen in een verscheidenheid aan industrieën.

Maritieme/Marine Industrie

In vergelijking met de meeste natuurlijk voorkomende metalen, heeft titan een hogere corrosieweerstand. Deze weerstand maakt het ideaal voor het produceren van schroefassen, onderwaterrobotica, tuigage apparatuur, bal-kleppen, maritieme warmtewisselaars, brandleidingen, pompen, uitlaatstapel liners, en boordkoelsystemen.

Luchtvaart

Vanwege de talloze gewenste kwaliteiten, is titan een gezocht materiaal in de luchtvaartindustrie. Deze kwaliteiten omvatten de hoge sterkte-gewichtsverhouding, uitstekende weerstand tegen corrosie, en capaciteit in extreem hete omgevingen. Titaanonderdelen in de luchtvaartindustrie omvatten zitcomponenten, turbinecomponenten, as, klep, behuizing, en filteronderdelen, alsook onderdelen voor zuurstofgeneratiesystemen.

Automobiel

In de automobielsector is titan vs aluminium een ooit durende discussie, met aluminium de boventoon vanwege beschikbaarheid en kosteneffectiviteit. Niettemin, titan wordt nog steeds gevonden in de productie van auto-onderdelen. De belangrijkste automobiele toepassingen voor titan en zijn legeringen zijn productie in de kleppen, klepveren, retainers, auto stop beugels, hangende oor moeren, motorzuigerpennen, veringveren, remcaliperzuigers, motorrokers, en verbindingsstangen van motoren met interne verbranding.

Medisch en Tandheelkundig

De medische industrie vindt diverse toepassingen voor titan vanwege de hoge corrosieweerstand, lage elektrische geleidbaarheid en fysiologische pH-waarden. Onderdelen gemaakt van titaan gebruikt voor de medische industrie omvatten getapte, recht, of zelfsnijtende botschroeven, tandimplantaatschroeven, schedelschroeven voor schedelfixatiesystemen, wervelkolomfixatiestangen, connectoren en platen, orthopedische pennen, etc.

Kies WayKen voor het Bewerken van Titan Onderdelen

WayKen is een expert CNC-bewerkingsbedrijf, met een grote specialisatie in het bewerken van titan. We bieden hoogwaardige CNC-bewerking titan diensten aan industrieën tegen hoogst competitieve prijzen. Met 5-as bewerking en precisie machine apparatuur, is ons team van ontwerpers en ingenieurs altijd klaar om uw bestelling in de kortst mogelijke tijd te nemen en te verwerken, wat de time-to-market vermindert.

Conclusie

Titaan en zijn legeringen vereisen zorgvuldige bewerking voor optimale deelproductie. Het is een metaal heel anders dan zijn tegenhangers zoals staal en messing. Het vereist het gebruik van correcte gereedschappen, expertise en geduld. Dit is waarom het vaak het beste is om Titanium CNC-bewerkingsprojecten uit te besteden aan professionals zoals WayKen, die hoogwaardige onderdelen met precisie garanderen.

Veelgestelde Vragen

Is titan moeilijker te bewerken dan staal?

Titaan is moeilijker te bewerken dan staal, primair door het hoge smeltpunt. Het is ook erg smeedbaar en rekkt vaak voordat het breekt, wat het moeilijker maakt om te bewerken.

Wat is de voedersnelheid bij frezen van titan?

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

Hoe ontspant u titan na bewerking?

Ontspanningstechnieken kunnen gebruikt worden op titanlegeringen zonder hun duktiliteit of sterkte in te boeten. Smeedstukken worden geproduceerd door metaal te verwarmen tot temperaturen tussen 595 en 705 °C (1100 en 1300 °F) gedurende een tot twee uur vóór luchtkoeling.