Zakaj se titan pod orodjem obnaša drugače
Tri lastnosti pojasnjujejo skoraj vse težave pri obdelavi delov iz titana. Toplotna prevodnost je nizka, približno 7 W/m·K v primerjavi s približno 50 W/m·K za jeklo, zato toplota, ki nastane na rezalnem robu, ne more uiti v odrezek in se koncentrira v ozkem območju na konici. Modul elastičnosti je približno 110 GPa, kar je približno polovica modula jekla, zato se obdelovanec in orodje odklonita in odskočita nazaj, drgneta bok ob ravnokar odrezano površino. In titan je kemično reaktiven pri visoki temperaturi, zato se nagiba k varjenju na materiale orodja in zajema kisik, dušik in vodik iz okolja.
Praktični učinki so hitra obraba kraterjev in bokov, odkrušenje robov, nakopičen-rob, delovno utrjevanje obdelane površine in slab nadzor dimenzij na vitkih delih. Strojna obdelava utrdi tudi površinsko plast, tako da drugi prehod reže material težje kot prvi.
Izbira orodja
Uporabite ostre ploščice iz karbidne trdine s pozitivnim naklonom z močno pripravo robov; dolgočasen ali izbrušen rob se drgne in proizvaja več toplote, kot je odvaja.
Neprevlečene karbidne trdine z drobnozrnato strukturo so standardna izhodiščna točka; PVD premazi, kot je titanov aluminijev nitrid, podaljšujejo življenjsko dobo pri neprekinjenih rezih.
Izogibajte se premazom in materialom za orodje, ki pri temperaturi močno reagirajo s titanom, in nikoli ne uporabljajte rezalnih-tekočin, ki vsebujejo klor, saj kloridi spodbujajo napetostno korozijo titana.
Orodja iz diamanta in kubičnega borovega nitrida ustrezajo končni obdelavi in delu z velikim obsegom, vendar potrebujejo toge stroje, da preživijo prekinjene reze.
Naj bo previs orodja kratek, držalo pa togo; majhno povečanje previsa poveča vibracije veliko bolj kot rezalni parametri.
Rezalni parametri in procesna okna
| Delovanje | Površinska hitrost | Opombe |
|---|---|---|
| Grobo struženje, karbid | 40 – 70 m/min | Globok rez, stalen podajanje, brez zadrževanja na površini |
| Končno struženje, karbid | 70 – 110 m/min | Majhna globina za nadzor velikosti |
| Rezkanje, karbid | 30 – 60 m/min | Plezajoče rezkanje, pozitivni pomik na zob |
| Vrtanje, HSS ali karbidna trdina | 10 – 20 m/min | Ostra konica, skozi hladilno tekočino |
| Vrezovanje navojev in navojev | 5 – 15 m/min | Velik razmik, pogosto obračanje |
Pomik na zob je dovolj visok, da rob ostane rezan in ne drgnjen, običajno 0,05 do 0,15 mm pri rezkanju in 0,1 do 0,3 mm na obrat pri struženju. Globina reza je vzeta tako globoko, kot jo omogoča stroj pri grobem obdelavi, ker ponavljajoči se plitvi prehodi pomnožijo število toplotnih ciklov, ki jih opazi površina. Vitki deli imajo koristi od trohoidnega rezkanja z majhnim radialnim vprijemom, ki širi toploto in zmanjšuje upogib.
Hlajenje, vpenjanje in nadzor tresenja
Visokotlačno hladilno sredstvo, ki se dovaja skozi orodje, odvaja toploto iz območja rezanja in čisti odrezke, ki bi jih sicer ponovno-odrezali. Tekočina je izbrana glede na združljivost s titanom in za stroj, pri čemer se tekočine, ki se mešajo z vodo, uporabljajo v koncentraciji, ki zagotavlja hlajenje in mazanje. Togo vpenjanje je pomembno prav toliko kot podatki o rezanju: obdelovanec je podprt blizu reza, tanke mreže so podprte ali lončene, vpenjala pa so zasnovana tako, da se del ne vzmeti, ko se sprosti. Na dolgih tankih elementih zadnji del ali stabilen naslon zmanjšata upogibanje in tresenje, lahek zaključni prehod na koncu pa odstrani plast, utrjeno s prejšnjim rezanjem.
Popačenje, pregled in dobavni pogoji
Titan se po strojni obdelavi premakne, ker se preostala napetost zaradi kovanja ali odstranjevanja materiala prerazporedi. Pri surovcih se napetost razbremeni pred končno obdelavo, kjer je toleranca ozka, odstranjevanje materiala pa je uravnoteženo na obeh straneh dela, tako da se napetosti sprostijo simetrično. Inšpekcija zajema dimenzije, površinsko obdelavo in, kjer je določeno, preverjanje celovitosti površine za alfa ohišje ali kontaminacijo.
Strojno obdelani deli so dobavljeni brez robov in očiščeni, pri -postopkih, ki ne vsebujejo klora, in so zapakirani tako, da se robovi med prevozom ne drgnejo. Certifikati beležijo zlitino, toplotno število zaloge in stanje ob dobavi. Napaka, ki se ji je treba izogibati, je jemanje parametrov iz jekla in njihovo skaliranje, saj titan kaznuje tako preveliko hitrost, ki uniči orodje, kot pretirano počasnost, ki s svojim delovanjem utrdi površino, namesto da bi jo rezala.
Pogosto zastavljena vprašanja
V: Kakšna površinska hitrost ustreza Ti-6Al-4V s karbidnimi orodji?
O: Približno 40 do 70 m/min za struženje in 30 do 60 m/min za rezkanje. Višje hitrosti močno dvignejo robno temperaturo, ker toplota ne more uiti v čip.
V: Zakaj so klorirane rezalne tekočine prepovedane?
O: Ostanki klorida na titanu spodbujajo razpoke zaradi napetostne korozije, zato se uporabljajo tekočine brez-klorida, deli pa se očistijo pred kakršnim koli termičnim postopkom ali servisom.
V: Kako lahko zmanjšamo klepetanje?
O: Skrajšajte previs orodja, povečajte togost vpenjala, podprite obdelovanec blizu reza in uporabite rezkanje z nizkim radialnim vprijemom namesto zmanjšanja podajanja.
V: Zakaj se obdelan del iz titana premakne po obdelavi?
A: Preostale napetosti zaradi kovanja in odstranjevanja materiala se prerazporedijo. Razbremenitev surovca in odstranjevanje materiala simetrično omejita gibanje.
V: Ali je treba mazivo za ravnanje z deli iz titana deliti z jeklenimi deli?
O: Ločene, čiste tekočine in namensko orodje zmanjšujejo kontaminacijo z železom, ki lahko ustvari mesta za lokalizirano korozijo na končni komponenti.
