Proč je obtížné obrobit titan?

Čtyři vlastnosti titanových slitin, včetně nízké tepelné vodivosti, tvrdého mechanického zpevnění, vysoké afinity k řezným nástrojům a malé plastické deformace, jsou základními důvody, proč je obtížné titanové slitiny zpracovat. Jeho řezný index odpovídá pouze 20 % automatové oceli.

Nízká tepelná vodivost

Tepelná vodivost titanové slitiny je pouze asi 16 % tepelné vodivosti oceli 45#. Teplo nemůže být během zpracování odvedeno včas, což způsobuje místní vysoké teploty na břitu (teplota hrotu nástroje během zpracování je více než dvojnásobná oproti oceli 45#), což může snadno způsobit difúzní opotřebení nástroje.

Těžké pracovní otužování

Fenomén mechanického zpevnění titanové slitiny je zřejmý a povrchová zpevněná vrstva je přísnější než u nerezové oceli, což způsobí určité potíže při následném zpracování, jako je zvýšené poškození okraje nástroje.

Vysoká příbuznost s noži

Silné spojení s karbidem obsahujícím titan.

Malá plastická deformace

Je to asi 1/2 modulu pružnosti oceli 45, takže zotavení pružnosti je velké a tření je vážné. Zároveň je obrobek také náchylný na deformaci upnutí.

Procesní know-how pro zpracování slitin titanu

Na základě pochopení mechanismu zpracování titanových slitin a přidání minulých zkušeností je hlavní procesní know-how pro zpracování titanových slitin následující:

(1) Pro snížení řezné síly, řezného tepla a deformace obrobku používejte destičky s kladnou úhlovou geometrií.

(2) Udržujte konstantní posuv, aby nedošlo ke ztvrdnutí obrobku. Nástroj musí být během procesu řezání vždy ve stavu posuvu. Velikost radiálního záběru nástroje ae během frézování by měla být 30 % poloměru.

(3) Používejte vysokotlakou řeznou kapalinu s vysokým průtokem, abyste zajistili tepelnou stabilitu procesu obrábění a zabránili degeneraci povrchu obrobku a poškození nástroje způsobenému nadměrnou teplotou.

(4) Udržujte ostří nože ostré. Tupé nástroje jsou příčinou hromadění tepla a opotřebení, které může snadno vést k selhání nástroje.

(5) Slitinu titanu zpracujte v co nejměkčím stavu, protože materiál se po kalení obtížněji zpracovává a tepelné zpracování zvyšuje pevnost materiálu a zvyšuje opotřebení čepele.

(6) Použijte velký poloměr oblouku špičky nástroje nebo zkosení, abyste co nejvíce zařízli do řezné hrany. To snižuje řeznou sílu a teplo v každém bodě a zabraňuje místnímu zlomení. Při frézování titanové slitiny má z řezných parametrů největší vliv na životnost nástroje řezná rychlost a následně radiální záběr nástroje (hloubka frézování).

Začněte s čepelemi, abyste vyřešili problémy se zpracováním titanu

Opotřebení drážky kotouče, ke kterému dochází při obrábění titanových slitin, je místní opotřebení hřbetu a přední části ve směru hloubky řezu. Často je způsobena vytvrzenou vrstvou, která zůstala po předchozím zpracování. Chemická reakce a difúze mezi nástrojem a materiálem obrobku při teplotě zpracování přesahující 800 stupňů je také jednou z příčin opotřebení drážky. Protože během procesu obrábění se molekuly titanu obrobku hromadí před kotoučem a jsou "přivařeny" k kotouči pod vysokým tlakem a vysokou teplotou, čímž se tvoří nahromaděná hrana. Když se narostlá hrana odloupne od břitu, vezme si s sebou karbidový povlak břitové destičky, takže obrábění titanu vyžaduje speciální materiály břitových destiček a jejich geometrie.

Struktura nástroje vhodná pro obrábění titanu

Těžiště zpracování titanové slitiny je teplo. Na řeznou hranu musí být rychle a přesně nastříkáno velké množství vysokotlaké řezné kapaliny, aby se rychle odstranilo teplo. Na trhu jsou unikátní konstrukce fréz speciálně pro zpracování titanových slitin.

Začněte se specifickými metodami mechanického zpracování

otáčení

Při soustružení výrobků z titanové slitiny je snadné získat lepší drsnost povrchu a mechanické zpevnění není vážné, ale teplota řezání je vysoká a nástroj se rychle opotřebovává. V reakci na tyto vlastnosti jsou přijímána zejména následující opatření, pokud jde o nástroje a řezné parametry:

Materiál nástroje: YG6, YG8, YG10HT se volí podle stávajících podmínek továrny.

Geometrické parametry nástroje: vhodný přední a zadní úhel nástroje a zaoblení hrotu nástroje.

Nižší řezná rychlost, mírný posuv, větší hloubka řezu, dostatečné chlazení. Při otáčení vnější kružnice nesmí být hrot nástroje výše než střed obrobku, jinak je snadné nástroj uvázat. Při dokončování soustružení a soustružení tenkostěnných dílů, hlavní výchylka nástroje Úhel by měl být velký, obvykle 75 až 90 stupňů.

Frézování

Frézování výrobků z titanové slitiny je obtížnější než soustružení, protože frézování je přerušované řezání a třísky se snadno spojují s ostřím. Když se zuby ulpívající na třísku znovu zaříznou do obrobku, třísky se odklepnou a odeberou malý kousek materiálu nástroje, čímž vznikne ostří na třísku výrazně snižuje životnost nástroje.

Metoda frézování: Obecně se používá frézování dolů.

Materiál nástroje: rychlořezná ocel M42.

Obecně se při zpracování legované oceli nepoužívá frézování. Vlivem vůle mezi šroubem obráběcího stroje a maticí působí při frézování fréza na obrobek a síla součásti ve směru posuvu je stejná jako ve směru posuvu, což snadno způsobí, že stůl obrobku kolaps. Dochází k přerušovanému pohybu, což má za následek tlučení nožem. Při frézování narazí zuby frézy na tvrdou kůži, když se začnou zařezávat, což způsobí zlomení frézy. Protože se však třísky při frézování mění z tenkých na tlusté, je nástroj náchylný na suché tření s obrobkem během počátečního řezu, což zhoršuje ulpívání třísky a vylamování ostří nástroje. Aby bylo možné hladce frézovat titanovou slitinu, je třeba také poznamenat, že ve srovnání s obecnými standardními frézami by měl být úhel čela zmenšen a úhel podbroušení by měl být zvětšen. Rychlost frézování by měla být nízká. Snažte se používat frézy s ostrými zuby a vyhněte se používání lopatových fréz.

Klepnutím

Při řezání závitů na výrobky z titanové slitiny jsou třísky malé a snadno se spojují s ostřím a obrobkem, což má za následek velkou drsnost povrchu a vysoký krouticí moment. Nesprávný výběr závitníku a nesprávná obsluha během řezání závitu může snadno vést k mechanickému zpevnění, extrémně nízké efektivitě zpracování a občasnému zlomení závitníku.

Je nutné dát přednost přechodovému závitníku se správným závitem. Počet zubů by měl být menší než u standardního závitníku, obvykle 2 až 3 zuby. Úhel řezného kužele by měl být velký a kuželová část má obecně 3 až 4 délky závitu. Pro usnadnění odvodu třísek lze na řezném kuželu brousit i záporný úhel sklonu. Zkuste použít krátké závitníky pro zvýšení tuhosti závitníku. Reverzní kuželová část závitníku by měla být přiměřeně větší než standardní, aby se snížilo tření mezi závitníkem a obrobkem.

vystružování

Při vystružování titanové slitiny není opotřebení nástroje vážné a lze použít výstružníky z tvrdokovu i rychlořezné oceli. Při použití karbidových výstružníků musí být přizpůsobena tuhost procesního systému podobná vrtání, aby se zabránilo vylamování výstružníku. Hlavním problémem, který nastává při vystružování titanových slitin, je to, že povrchová úprava vystružování není dobrá. Šířku čepele výstružníku je nutné zúžit brouskem, aby se čepel neslepila se stěnou otvoru. Musí však být zajištěna dostatečná pevnost. Obecně je šířka čepele 0.1~0.15mm. také.

Přechodový bod mezi řeznou hranou a kalibrační částí by měl být hladký oblouk. Po opotřebení musí být včas obroušen a velikost oblouku každého zubu musí být konzistentní; v případě potřeby lze zvětšit zadní kužel kalibrační části.

Vrtání

Vrtání titanových slitin je obtížné a během procesu obrábění často dochází k vyhoření a zlomení vrtáku. To je způsobeno především několika důvody, jako je špatné ostření vrtáku, předčasný odvod třísek, špatné chlazení a špatná tuhost procesního systému. Při vrtání titanových slitin je proto třeba věnovat pozornost rozumnému ostření vrtáku, velkému vrcholovému úhlu, zmenšenému úhlu čela vnější hrany, většímu úhlu odlehčení vnější hrany a zvýšenému zadnímu kuželu na 2 až 3 násobek oproti standardním vrtákům. Nástroj často zatahujte a rychle odstraňte třísky, přičemž věnujte pozornost tvaru a barvě třísek. Pokud se třísky objeví během vrtání jako peří nebo změní barvu, znamená to, že vrták je tupý a nástroj je třeba včas vyměnit a naostřit.

Vrtací matrice by měla být upevněna na pracovním stole, vodicí plocha vrtací matrice by měla být blízko opracovávané plochy a měl by se co nejvíce používat krátký vrták. Dalším problémem, který stojí za zmínku, je to, že při použití ručního podávání by se vrták neměl v díře posouvat nebo ustupovat, jinak se břit vrtáku otírá o obrobený povrch, což způsobí zpevnění a vrták bude tupý.

broušení

Běžnými problémy při broušení dílů z titanové slitiny je zanášení brusného kotouče v důsledku přilepených třísek a popálení na povrchu dílů. Důvodem je, že tepelná vodivost titanové slitiny je špatná, což způsobuje vysokou teplotu v zóně broušení, což způsobuje lepení, difúzi a silnou chemickou reakci mezi titanovou slitinou a brusivem. Lepivé třísky a zanášení brusného kotouče vedou k výraznému poklesu brusného poměru. V důsledku difúze a chemických reakcí dochází k opálení obrobku na brusné ploše, což má za následek snížení únavové pevnosti součásti. To je patrnější při broušení odlitků z titanové slitiny.

K vyřešení tohoto problému byla přijata tato opatření:

Vyberte si vhodný materiál brusného kotouče: zelený karbid křemíku TL. Mírně nižší tvrdost brusného kotouče: ZR1.

Řezání materiálů ze slitiny titanu musí být řízeno z hlediska materiálů nástrojů, řezných kapalin a parametrů procesu zpracování, aby se zlepšila celková účinnost zpracování materiálů ze slitiny titanu.