Är titanlegering ett svårt-material-att bearbeta?

Varför överväger vititanlegeringarvara svår att bearbeta? Eftersom vi kanske saknar en djup förståelse för deras bearbetningsmekanismer och fenomen.

1. Fysiska fenomen i titanbearbetning

Skärkraften under titanlegeringsbearbetning är bara något högre än för stål med samma hårdhet. Men de fysikaliska fenomen som är involverade i bearbetning av titanlegeringar är mycket mer komplexa än de i stål, vilket gör bearbetning av titanlegeringar extremt svår.

De flesta titanlegeringar har mycket låg värmeledningsförmåga, endast 1/7 av stål och 1/16 av aluminium. Därför överförs värmen som genereras under skärningen av titanlegeringar inte snabbt till arbetsstycket eller förs bort av spånen, utan ackumuleras i skärområdet. Den resulterande temperaturen kan nå över 1000 grader, vilket orsakar snabbt slitage, flisbildning och uppbyggd-kantbildning på verktyget. Det snabba utseendet på slitna verktygskanter genererar ytterligare mer värme i skärområdet, vilket ytterligare förkortar verktygets livslängd.

2. Bearbetningstekniker för titanlegeringar

Baserat på en förståelse av bearbetningsmekanismen för titanlegeringar och tidigare erfarenhet, är de viktigaste bearbetningsteknikerna för titanlegeringar följande:

(1) Använd skär med positiv vinkelgeometri för att minska skärkraften, skärvärmen och arbetsstyckets deformation.

(2) Håll en konstant matningshastighet för att undvika att arbetsstycket härdar. Verktyget ska alltid vara i matningsläge under skärprocessen. Det radiella skärdjupet (a_e) under fräsning bör vara 30 % av radien.

(3) Använd skärvätska med högt-tryck och hög-flöde-för att säkerställa termisk stabilitet under bearbetning och förhindra deformation av arbetsstyckets yta och verktygsskador på grund av för hög temperatur.

(4) Håll skärkanterna vassa. Slöa verktyg orsakar värmeackumulering och slitage, vilket lätt leder till verktygsfel.

(5) Bearbetning bör göras i det mjukaste tillståndet av titanlegeringen när det är möjligt, eftersom härdade material blir svårare att bearbeta. Värmebehandling ökar materialets hållfasthet men ökar också skärslitaget.

(6) Använd en stor spetsradie eller avfasad ingång för att släppa in så mycket av skäreggen som möjligt i skärytan. Detta minskar skärkraft och värme vid varje punkt, vilket förhindrar lokalt brott. Vid fräsning av titanlegeringar, bland de olika skärparametrarna, har skärhastigheten störst inverkan på verktygets livslängd (vc), följt av radiellt skärdjup (ae).

3. Lösa utmaningar i titanbearbetning genom att ta itu med instrumentinsatserna

Groggslitage på skär under titanlegeringsbearbetning är ett lokalt slitage längs skärdjupets riktning, som förekommer på både fram- och baksidan. Det orsakas ofta av ett härdat lager kvar från tidigare bearbetningsoperationer. Den kemiska reaktionen och diffusionen mellan verktyget och arbetsstyckets material vid bearbetningstemperaturer över 800 grader är också bidragande faktorer. Under bearbetning ansamlas titanmolekyler från arbetsstycket på skärets framsida, "svetsas" till skäreggen under högt tryck och temperatur och bildar en uppbyggd-kant. När denna uppbyggda-egg skalar av skäreggen, bär den bort skärets hårdmetallbeläggning. Därför kräver titanlegeringsbearbetning specialiserade skärmaterial och geometrier.

4. Verktygsstrukturer lämpliga för titanbearbetning

Fokus för bearbetning av titanlegering är värme. En stor mängd högtrycksskärvätska måste sprutas på skäreggen snabbt och exakt för att snabbt ta bort värme. Det finns pinnfräsar med unika strukturer speciellt utformade för bearbetning av titanlegeringar tillgängliga på marknaden.

Titanium Grade 2 Hexagon Nut DIN934 Anodized Titanium Bolts M6 M8