De 4 hovedgrunnene til at titanlegeringer er vanskelige å bearbeide og 6 løsninger! - Blogg

Titanlegeringerhar mange fordeler. For eksempel: høy korrosjonsmotstand, lav tetthet og høy styrke, ikke-magnetiske egenskaper, biokompatibilitet og høy-temperaturbestandighet. Imidlertid er titanlegeringer faktisk vanskelige å bearbeide og krever spesielle skjæreverktøy. Denne artikkelen vil diskutere årsakene til at titanlegeringer er vanskelige å maskinere og hvilke mottiltak som kan tas.

1. Grunner til at titanlegeringer er vanskelige å bearbeide

Først varmekonsentrasjon

De fleste titanlegeringer har svært lav varmeledningsevne-bare 1/7 av stål, 1/16 av aluminium og 1/25 av kobber. Som et resultat blir varmen som genereres under bearbeiding av titanlegeringer ikke raskt overført til arbeidsstykket eller ført bort av flisene, men konsentreres i stedet i skjæresonen.

Temperaturer ved skjærekanten kan nå så høye som 1000 grader, noe som forårsaker rask slitasje og sprekker i verktøyets skjærekant, noe som fører til sponoppbygging og forkorter verktøyets levetid.

De høye temperaturene som genereres under skjæring kompromitterer også overflateintegriteten til titanlegeringsdeler, noe som resulterer i redusert geometrisk nøyaktighet og arbeidsherding, noe som reduserer deres utmattelsesstyrke kraftig.

For det andre, elastisk deformasjon

Elastikkmodulen til titanlegeringer er ikke veldig høy; for eksempel er elastisitetsmodulen til TC4 bare 110 GPa, mens den for 45 stål er 210 GPa, og den for rustfritt stål som 303, 304 og 316 også er rundt 200 GPa. Derfor vil det sannsynligvis oppstå elastisk deformasjon ved maskinering av titanlegeringer.

Dette problemet er enda mer alvorlig når du bearbeider tynne-veggede eller ringformede-deler. Det er ikke lett å bearbeide tynne-veggede titanlegeringsdeler til ønsket dimensjonsnøyaktighet. Dette er fordi når arbeidsstykkematerialet skyves bort av skjæreverktøyet, overskrider lokal deformasjon i de tynne-veggede områdene elastisitetsgrensen, noe som resulterer i plastisk deformasjon, som øker styrken og hardheten til materialet betydelig ved skjærepunktet.

Kuttetrykket får det "elastiske" arbeidsstykket til å bevege seg bort fra verktøyet og sprette tilbake, noe som resulterer i friksjon mellom verktøyet og arbeidsstykket som overstiger skjærekraften. Denne friksjonen genererer varme, noe som forverrer problemet med titanlegeringers dårlige varmeledningsevne.

For det tredje har titanlegeringer høy affinitet, noe som fører til dannelse av lange, kontinuerlige spon under dreiing og boring. Disse brikkene kan vikle seg rundt verktøyet og svekke dets funksjon. For stor skjæredybde kan føre til at verktøyet setter seg fast, verktøyet brenner og verktøyet går i stykker.

Selvfølgelig er denne høye affiniteten også ganske nyttig i andre applikasjoner; for eksempel i ionepumper, hvor titan brukes til katodeplater. Når titanatomer sputteres på anoderørveggen, adsorberer de gass, og skaper derved et ultra-høyt vakuum.

For det fjerde, vibrasjon

Mens elastisiteten til titanlegeringer kan være til fordel for delens ytelse, er den elastiske deformasjonen av arbeidsstykket under skjæreprosessen en viktig årsak til vibrasjoner.

Vibrasjonen som genereres ved maskinering av titanlegeringer er omtrent 10 ganger større enn stål. Siden skjærevarme er konsentrert i skjæresonen, gir dette taggete spon og fører til svingninger i skjærekraften.

2. Mottiltak for den vanskelige bearbeidbarheten til titanlegeringer

Først avkjøling

Kjølevæske kan brukes til å redusere de høye temperaturene som genereres under skjæreprosessen. Vanligvis brukes ikke-oppløselige olje-baserte kjølevæsker til skjæring og skjæring med lav-hastighet, tung-belastning, mens løselige kjølevæsker brukes til skjæring eller skjæring med høy-hastighet.

I tillegg kan kryogene skjæremetoder brukes ved å bruke flytende nitrogen (-180 grader) eller flytende CO₂ (-76 grader) som skjærevæske for å senke temperaturen i skjæresonen. Denne metoden kan redusere hovedskjærekraften med 20 % og senke skjæretemperaturen med mer enn 300 grader. Samtidig forsvinner den oppbygde kanten, kvaliteten på den maskinerte overflaten forbedres, og verktøyets levetid øker med en faktor på 2 til 3.

For det andre, å velge riktig skjæreverktøy

Å velge riktig skjæreverktøy kan gi betydelige forbedringer.

Siden varme må spres gjennom skjærekanten og kjølevæsken-i stedet for gjennom brikken, som tilfellet er med stål,-må en liten del av skjærekanten tåle ekstremt høye termiske og mekaniske påkjenninger. Ved å bruke en skarp skjærekant reduseres skjærekreftene.

I tillegg kan skjæretrykket reduseres ved å bruke slipte innsatser med polerte spor og høye positive skråvinkler.

Om nødvendig kan belagte verktøy også brukes til å motstå vedheft til legeringen og bryte opp lange spon, og dermed minimere friksjonen under sponevakuering,-som alt bidrar til å forhindre varmeutvikling under maskinering.

For det tredje, oppretthold en konstant matehastighet eller øk matehastigheten

Titan er utsatt for arbeidsherding-det vil si at det blir hardere etter hvert som det bearbeides, noe som fører til økt verktøyslitasje. En konstant matingshastighet sikrer at arbeidsherding holdes på et minimum.

Selvfølgelig, hvis maskinen tillater det, kan matehastigheten økes. Dette betyr at verktøyet bruker mindre tid i et bestemt område, og gir mindre tid til varmeoppbygging og arbeidsherding.

For det fjerde, reduser skjærehastigheten

Bruk for eksempel en-tredjedel eller mindre av skjærehastigheten som brukes for stål for å kontrollere varmeutviklingen.

For det femte, endre verktøy i henhold til prosessen

Verktøy med belegg av keramikk, titaniumkarbid og titannitrid som brukes til bearbeiding av titanlegeringer vil ha kortere levetid.

Titanium Alloy Thumbtacks Titanium Alloy Fuel Tank Cap best price