I nutidens fremstillingsindustri er titan og dets legeringer blevet en fast bestanddel i rumfart, medicin, bilindustrien og skydevåben. Dette populære metal er modstandsdygtigt over for rust og kemikalier, er genanvendeligt og er ekstremt stærkt i forhold til sin vægt. Der er dog flere udfordringer, der skal tages i betragtning ved bearbejdning af titanium og valg af de rette værktøjer og parametre til opgaven.
Titansorter
Titan fås i mange sorter, herunder næsten 40 ASTM-kvaliteter, samt flere yderligere legeringer. Kvaliteterne 1 til 4 betragtes som kommercielt rent titanium med varierende krav til den ultimative trækstyrke. Klasse 5 (Ti6Al4V eller Ti 6-4) er den mest almindelige kombination, legeret med 6 procent aluminium og 4 procent vanadium. Selv om titan og dets legeringer ofte grupperes sammen, er der nogle vigtige forskelle mellem dem, som skal bemærkes, før man bestemmer den ideelle bearbejdningstilgang.
Helical Solutions’ HVTI-slibfræser er et godt valg til højeffektive værktøjsbaner i titan.
Titanium bekymringer
Arbejdsholdning
Selv om titan kan have mere ønskelige materialeegenskaber end dit gennemsnitlige stål, opfører det sig også mere fleksibelt og er ofte ikke så stift som andre metaller. Dette kræver et sikkert greb om titanarbejdsemner og en så stiv maskinopstilling som muligt. Andre overvejelser omfatter at undgå afbrudte snit og at holde værktøjet i bevægelse på alle de tidspunkter, hvor det er i kontakt med emnet. Ophold i et boret hul eller stop af værktøjet ved siden af en profileret væg vil medføre, at værktøjet gnider – hvilket skaber overdreven varme, bearbejdningshærder materialet og forårsager for tidlig værktøjsslitage.
Varmeudvikling
Varme er en frygtindgydende fjende, og varmeudvikling skal tages i betragtning ved valg af hastigheder og fremføringer. Mens kommercielt rene titankvaliteter er blødere og mere gummiagtige end de fleste af dets legeringer, øger tilføjelsen af legeringselementer typisk titans hårdhed. Dette øger bekymringerne med hensyn til genereret varme og værktøjsslid. Ved at opretholde en større spånbelastning og undgå unødvendig gnidning hjælper med værktøjets ydeevne i de hårdere titanlegeringer og vil minimere mængden af arbejdshærdning, der produceres. Valg af et lavere omdrejningstal kombineret med en større spånbelastning kan give en betydelig reduktion af temperaturen sammenlignet med muligheder med højere hastighed. På grund af de lave ledningsegenskaber vil det at holde temperaturen på et minimum medføre mindre stress på værktøjet og reducere slid. Brug af højtrykskølevæske er også en effektiv metode til at reducere varmeudviklingen ved bearbejdning af titanium.
Disse knastakselsdæksler blev specialfremstillet i titanium til Mitsubishi Evos.
Foto venligst udlånt af @RebootEng (Instagram)
Galling og opbygget kant
Den næste hurdle at overveje er, at titanium har en stærk tendens til at klæbe til et skæreværktøj, hvilket skaber opbygget kant. Dette er et vanskeligt problem, som kan reduceres ved at bruge rigelige mængder højtrykskølemiddel rettet direkte mod skærefladen. Målet er at fjerne spåner så hurtigt som muligt for at forhindre, at spånerne skæres igen, og at holde rillerne rene og fri for snavs. Galling er et stort problem i de kommercielt rene titankvaliteter på grund af deres “gummiagtige” natur. Dette kan løses ved hjælp af de strategier, der er nævnt tidligere, såsom fortsat fremføring på alle tidspunkter med kontakt med emnet og brug af masser af højtrykskølevæske.
Titanium Solutions
Mens de primære bekymringer ved bearbejdning af titanium og dets legeringer kan skifte, forbliver metoderne til at afbøde dem nogenlunde konstante. De vigtigste ideer er at undgå galling, varmeudvikling, arbejdshærdning og afbøjning af arbejdsemnet eller værktøjet. Brug meget kølemiddel ved højt tryk, hold hastighederne nede og fremføringerne oppe, hold værktøjet i bevægelse, når det er i kontakt med emnet, og brug så stiv en opsætning som muligt.
Dertil kommer, at valg af en korrekt værktøjsbelægning kan være med til at gøre dit arbejde vellykket. Med den høje varme, der genereres under bearbejdning af titan, er det vigtigt at have en belægning, der kan håndtere temperaturen på passende vis, for at opretholde ydeevnen gennem en operation. Den rette belægning vil også hjælpe med at undgå galling og fjerne spåner effektivt. Belægninger som Harvey Tool’s Aluminum Titanium Nitride (AlTiN Nano) producerer et oxidlag ved høje temperaturer og vil øge værktøjets smøreevne.
Da titan og dets mange legeringer fortsætter med at vokse i brug på tværs af forskellige industrier, vil flere maskinarbejdere få til opgave at skære dette vanskelige materiale. Imidlertid vil varmestyring og passende spåntømning, når de er parret med den korrekte belægning, muliggøre en vellykket kørsel.
