Analiza CNC procesa obrade legure titana

Šta otežava obradu titanijumskih legura

Tri svojstva materijala dominiraju pri obradi titanijuma. Prvo, toplotna provodljivost je niska - oko 7 W/mK za Ti-6Al-4V, otprilike jednu petinu čelika - tako da se toplota rezanja koncentriše na ivici alata umjesto da teče u strugotinu. Drugo, hemijska reaktivnost titanijuma uzrokuje da se zavari za materijale alata, promovišući nagomilane ivice i trošenje difuzije. Treće, visoka čvrstoća legure se zadržava na povišenoj temperaturi, tako da alat seče materijal koji ostaje tvrd dok sam alat omekšava. Rezultat je uski prozor za sečenje u kojem se brzina, pomak i dubina moraju pažljivo izbalansirati.

Planiranje procesa za komponente od titanijuma

Planiranje procesa počinje odabirom zaliha: valjane šipke ili kovane predforme sa mašinom ujednačene mikrostrukture predvidljivije od livenog ili teško obrađenog materijala. Slijed se obično kreće od grube obrade, koja uklanja većinu materijala umjerenom brzinom sa velikim opterećenjem strugotine, do polu-završne obrade, zatim završne obrade laganim rezovima i oštrim alatima. Komponente tankog zida-mašine su obrađene sa strategijom koja naizmenično rezove preko dijela radi ravnoteže zaostalog naprezanja, a dizajn učvršćenja mora biti čvrst - titanijum se otklanja prije nego što popusti, a vibracije uništavaju završnu obradu površine.

Parametri rezanja i odabir alata

Za Ti-6Al-4V sa neobloženim umetcima od tvrdog metala, praktični početni parametri su 30-60 m/min brzina rezanja za grubu obradu i 60-90 m/min za završnu obradu, sa brzinama posmaka od 0,1-0,3 mm/okr za struganje i opterećenje strugotine od 0,05-too. Dubina reza u gruboj obradi može biti 2-4 mm; završni prolazi se drže ispod 1 mm. Pozitivni nagibni uglovi, oštre ivice i veliki vodeći uglovi smanjuju silu rezanja i toplotu. Tipovi karbida u ISO K10-K20 opsegu, ili PVD obložen karbid, su prvi izbor; keramički i CBN alati ne rade na titanijumu zbog hemijske reaktivnosti i mehaničkog udara.

Hlađenje, podmazivanje i kontrola strugotine

Rashladna tečnost pod visokim-pritiskom, koja se isporučuje na 50-100 bara direktno u zonu rezanja, jedina je najefikasnija mjera za produženje vijeka trajanja alata na titanijumu. Uklanja toplinu, ispira strugotine i sprječava ponovno-rezanje-okrućenih strugotina. Budući da su titanijumske strugotine tanke i žilave, potrebni su razbijači strugotine i peck ciklusi kako bi se izbjeglo gniježđenje ptica oko alata. Samo rashladno sredstvo za poplavu često nije dovoljno za teške rezove; toplina koja se ne može odnijeti odlazi u alat.

Kontrola kvaliteta i uobičajeni nedostaci

Tipični nedostaci u CNC mašinskoj obradi titanijuma su loša završna obrada površine usled trošenja alata, odstupanje dimenzija usled termičkog rasta, formiranje neravnina na izlazima i mikro-pukotine uzrokovane neprikladnim parametrima. Provjere u-procesu uključuju inspekciju istrošenosti alata prema ISO 8688, mjerenje hrapavosti površine i provjeru dimenzija prvog- artikla. Za rad u vazduhoplovstvu, potrebna je dokumentacija toplotnog broja, serije i parametara obrade, a delovi se često pregledavaju penetrantima boje ili ultrazvučnim metodama nakon mašinske obrade kako bi se potvrdio integritet.

Često postavljana pitanja

Zašto obrada titanijuma proizvodi toliko toplote na alatu?

Niska toplotna provodljivost zadržava toplotu u zoni rezanja, a čvrstoća titanijuma na temperaturi održava radni komad čvrstim, tako da se skoro sva energija pretvara u toplotu na ivici alata.

Koja je najbolja brzina rezanja za Ti-6Al-4V?

Za alate od tvrdog metala, 30-60 m/min u gruboj obradi i do 90 m/min u laganoj završnoj obradi je praktičan raspon; veće brzine dramatično skraćuju vijek trajanja alata.

Da li treba da koristim rashladnu tečnost pri mašinskoj obradi titanijuma?

Da. Visoko-rashladno sredstvo u zoni rezanja se preporučuje za kontrolu temperature, ispiranje strugotine i sprečavanje nakupljanja-ivice.

Zašto keramički alati ne rade na titanijumu?

Titanijum reaguje hemijski sa keramičkim materijalima alata na temperaturi rezanja, uzrokujući brzo difuziono trošenje i lomljenje ivica.

Kako mogu izbjeći neravnine na dijelovima od titanijuma?

Koristite oštre alate, smanjite konačnu dubinu reza i poduprite izlaznu ivicu; Prolazi za skidanje ivica s malim vodećim uglom pomažu minimizirati stvaranje neravnina.

Šta uzrokuje vibracije tokom obrade titanijuma?

Nizak modul i visoka čvrstoća povlačenja čine da se titanijum skreće radije nego da se čisti pod klepetom; kruto pričvršćivanje, kratak prepust alata i stabilni parametri rezanja su lijek.