Nasveti za obdelavo titana: rezalne tekočine, hitrosti, orodja in delo-Nadzor utrjevanja

Zakaj se titan na vrhunskem robu obnaša drugače

Titanove zlitine se običajno opisujejo kot težke za strojno obdelavo, razlogi pa so fizični in ne stvar spretnosti. Štiri lastnosti prevladujejo pri vsaki odločitvi o rezanju.

Nizka toplotna prevodnost: okoli 7 W/(mK) za Ti-6Al-4V, približno ena sedmina ogljikovega jekla, zato se rezalna toplota koncentrira na robu, namesto da teče v odrezek in obdelovanec

Visoka kemična reaktivnost: pri rezalni temperaturi se titan nagiba k varjenju na površino orodja, kar povzroča ugriz, odkrušanje in hitro obrabo bokov

Nizek modul elastičnosti: približno 110 GPa, približno polovica jekla, zato se vitki deli odklanjajo stran od orodja in klepetajo, orodje pa drgne, namesto da bi rezalo

Delovna utrdba: obdelana površina se utrdi, ko se deformira, tako da drugi prehod čez isto površino ali orodje, ki ostane v rezu, naleti na material, ki je trši od osnovne kovine

Praktična posledica je pravilo, ki velja za večino obdelave titana: orodje naj bo vklopljeno, pomik naj bo dovolj visok, da lahko reže pod utrjeno plastjo, in nikoli ne dovolite, da orodje drgne. Material za te dele je običajno dobavljen po ASTM B348 za palico in palico, ASTM B265 za pločevino in ploščo, AMS 4911 za pločevino Ti-6Al-4V ali ASTM F136 za kirurški razred ELI.

Hitrost rezanja in začetne točke podajanja

Spodnje slike so izhodiščne točke za struženje, rezkanje in izdelavo lukenj v Ti-6Al-4V. Odrezati jih je treba zaradi togosti orodja, dovoda hladilne tekočine in togosti delov.

Dve navadi povzročita večino okvar orodij iz titana: bivanje, kjer orodje ostane v stiku brez premikanja, in rahel zaključni prehod čez površino, ki je že bila utrjena. Oboje je treba odpraviti s programiranjem. Kjer je del tanek, njegova podpora s stojalom ali repom stane manj kot zlom orodja, ki ga prepreči.

Geometrija orodja in izbira karbida

Za večino struženja in rezkanja uporabite mikrozrnati karbid brez prevleke v skupini K ISO 513 z ostro, pozitivno geometrijo naklona, ​​ki striže in ne drgne

Če je zaželen premaz, so prednostni premazi na osnovi aluminija-kroma; Premazi na osnovi-titana lahko kemično vplivajo na obdelovanec

Polirajte žlebove, nagnjeno stran in rezalne robove: zrcalni zaključek na orodju zmanjša oprijem, ki je glavni mehanizem obrabe v titanu

Polmer nosu naj bo zmeren, dovolj velik, da se izognete lomljenju robov, in dovolj majhen, da nadzorujete radialne sile na tankih stenah

Za rezkanje izberite močan pozitivni-rezkar z velikim številom žlebov za končno obdelavo in manjšim številom žlebov z več prostora za odrezke pri grobem rezkanju

Za vrtanje, razcepljeno-točkovno ali stanjšano-mrežno geometrijo, s-hladilno tekočino skozi orodje, kjer globina to omogoča

Ostrina pri titanu ni prednostna naloga, je pogoj. Obrabljen ali odkrušen rob takoj dvigne temperaturo rezanja, kar poveča oprijem, kar dodatno obrabi rob. Interval menjave orodja je treba nastaviti na podlagi meritev obrabe in ne na podlagi fiksnega časa delovanja.

Izbira rezalne tekočine: Popravljanje pogoste napačne predstave

Titan potrebuje tekočino, ki maže in odvaja toploto z roba, saj sam obdelovanec ne bo odvajal toplote. Tekočine, ki vsebujejo aditive za ekstremne pritiske, na osnovi žveplove ali fosforjeve kemije, tvorijo zaščitno plast na orodju in odrezku, ki omejuje stik -{2}}kovine s kovino in podaljšuje življenjsko dobo orodja.

Tekočine za ekstremne tlake,-ki vsebujejo klor, se pogosto priporočajo za zahtevna jekla, vendar so napačna izbira za titan. Pri temperaturah, doseženih pri rezanju, lahko klorirani ostanki napadejo titan in povzročijo razpoke zaradi napetostne korozije in intergranularne napade, zato je treba dele temeljito oprati, če takšno tekočino sploh uporabljate. Klorirane rezalne tekočine so omejene v številnih specifikacijah letalskih in vesoljskih postopkov ravno iz tega razloga. Pravilen pristop je formulacija brez-klora z aditivi za ekstremne tlake na osnovi žvepla ali fosforja in dokumentirano čiščenje, če se del dotakne kakršno koli klorirano mazivo, čistilo ali tekočina za označevanje.

Vodo{0}}topne tekočine za ekstremne tlake so primerne za vrtanje, povrtavanje in splošno struženje

Čista olja se uporabljajo tam, kjer je mazanje ključnega pomena, hlajenje pa drugotnega pomena, na primer pri navijanju navojev in navijanju navojev.

Koncentracijo razredčitve je treba nadzorovati z refraktometrom, saj revna mešanica izgubi mazljivost, bogata mešanica pa se peni in pušča ostanke.

Visok{0}}tlačni dovod skozi orodje, v razredu 70 barov in več za zahtevne operacije, izpira ostružke in neposredno hladi rob

Tekočine ne smete mešati z olji, ki se uporabljajo za druge materiale, v rezervoarju pa ne sme biti olja in ostružkov

Togost, hlajenje, nadzor ostružkov in varnost

Zmanjšajte previs orodja in vpnite obdelovanec čim bližje območju rezanja, kot to omogoča geometrija

Uporabite togo nastavitev in togi stroj; titan pretvori upogibanje neposredno v šklepetanje, slabo končno obdelavo in utrjevanje

Usmerite veliko količino hladilne tekočine na območje rezanja, da prekinete toplotni cikel, namesto da se zanašate na hlajenje s poplavo na daljavo

Odrezke lomite z geometrijo in podajanjem namesto z zaustavitvijo podajanja ter odstranite odrezke iz žepov, da se ne režejo

Zbirajte drobne ostružke in prah: suhi drobni delci titana so vnetljivi, zato se izogibajte kopičenju, uporabljajte pokrite posode in nikoli strojno ne sušite titana, kjer se lahko nabere droben prah

Delovna območja s titanom naj bodo ločena od jeklenih delov z namenskim orodjem in napeljavami, da kontaminacija z železom ne doseže površine

Zabeležite rezalne parametre, življenjsko dobo orodja in površinsko obdelavo, tako da lahko postopek ponovite v naslednji seriji

Pregled po strojni obdelavi mora zajemati več kot samo dimenzije. Površinska celovitost je pomembna za titan: žgana, žgana ali -utrjena površina lahko prikrije natezno preostalo napetost in povzroči kasnejši pojav utrujenosti. Vizualni pregled pri dobri svetlobi, merjenje površinske hrapavosti in, kjer specifikacije to zahtevajo, preverjanje ohišja alfa ali kontaminacijskega sloja zaključi postopek.

Pogosto zastavljena vprašanja

V: Kakšno rezalno hitrost je treba uporabiti za Ti-6Al-4V?
Pri neprevlečenem karbidu dobro deluje začetni razpon od 30 do 60 m/min za struženje in rezkanje ter 8 do 15 m/min za vrtanje v visokohitrostno jeklo. Končne vrednosti so odvisne od togosti, dovoda hladilne tekočine in togosti delov.

V: Ali je mogoče titan obdelovati z isto rezalno tekočino kot nerjavno jeklo?
Ne samodejno. Za titan se je treba izogibati tekočinam, ki vsebujejo klorirane dodatke za ekstremne tlake, ker lahko vroči klorirani ostanki povzročijo razpoke zaradi napetostne korozije; uporabite tekočino brez-klora z dodatki žvepla ali fosforja.

V: Kateri razred karbida ustreza titanu?
Neprevlečeni mikrozrnati razredi v ISO 513 skupini K z ostro pozitivno-geometrijo naklona so standardna izbira. Kjer je potreben premaz, imajo premazi na osnovi aluminija-kroma prednost pred tistimi na osnovi-titana.

V: Zakaj se titan med strojno obdelavo strdi?
Površinski sloj se med prehodom orodja deformira in strdi. Rahlo drgnjenje prehaja in morebitno zadrževanje v rezu se sreča s to utrjeno plastjo, zato morata biti globina reza in podajanje dovolj visoka, da lahko režete pod njo.

V: Ali je za titan-orodno hladilno sredstvo potrebno?
Ni obvezen za vsako operacijo, vendar visok{0}}tlak skozi-dovod orodja močno izboljša kakovost izvrtin in življenjsko dobo orodja pri vrtanju in globokem žepkanju z odstranjevanjem toplote in izpiranjem ostružkov iz območja rezanja.

V: Ali je strojna obdelava titana nevarnost požara?
Trden titan ni, vendar se drobni ostružki in prah lahko vnamejo. Na stroju in na tleh ne bo suhih drobnih delcev, uporabljajte pokrite posode in se izogibajte suhim rezalnim razmeram, kjer se lahko nabira prah.