In de hedendaagse verwerkende industrie zijn titanium en zijn legeringen nietjes geworden in de lucht- en ruimtevaart, de medische sector, de automobielindustrie en bij vuurwapentoepassingen. Dit populaire metaal is bestand tegen roest en chemische producten, is recycleerbaar, en is uiterst sterk voor zijn gewicht. Er zijn echter verschillende uitdagingen waarmee rekening moet worden gehouden bij het bewerken van titanium en het selecteren van de juiste gereedschappen en parameters voor de job.
Titaniumvariëteiten
Titanium is verkrijgbaar in vele variëteiten, waaronder bijna 40 ASTM-kwaliteiten, evenals verschillende aanvullende legeringen. De rangen 1 tot en met 4 worden beschouwd als commercieel zuiver titanium met variërende vereisten voor de uiteindelijke treksterkte. Kwaliteit 5 (Ti6Al4V of Ti 6-4) is de meest voorkomende combinatie, gelegeerd met 6 procent aluminium en 4 procent vanadium. Hoewel titanium en zijn legeringen vaak samen worden gegroepeerd, zijn er enkele belangrijke verschillen tussen hen die moeten worden opgemerkt voordat de ideale bewerkingsaanpak wordt bepaald.
Helical Solutions’ HVTI End Mill is een geweldige keuze voor hoog rendement toolpaths in Titanium.
Titanium Zorgen
Workholding
Hoewel titanium meer gewenste materiaaleigenschappen heeft dan het gemiddelde staal, gedraagt het zich ook flexibeler, en is vaak niet zo stijf als andere metalen. Dit vereist een veilige greep op titanium werkstukken, en een zo stijf mogelijke opstelling van de machine. Andere overwegingen zijn het vermijden van onderbroken snedes, en het in beweging houden van het gereedschap op elk moment van contact met het werkstuk. In een geboord gat blijven hangen of een gereedschap naast een geprofileerde wand stoppen zal het gereedschap doen wrijven – overmatige warmte creëren, het materiaal harden en voortijdige slijtage van het gereedschap veroorzaken.
Warmteontwikkeling
Warmte is een geduchte vijand, en warmteontwikkeling moet in overweging worden genomen bij het selecteren van snelheden en voedingen. Terwijl de commercieel zuivere kwaliteiten van titanium zachter en gommer zijn dan de meeste van zijn legeringen, verhoogt de toevoeging van legeringselementen typisch de hardheid van titanium. Dit verhoogt de bezorgdheid over gegenereerde hitte en slijtage van het gereedschap. Het handhaven van een grotere spaanlading en het vermijden van onnodige wrijving helpt bij de prestaties van het gereedschap in de hardere titaanlegeringen, en zal de hoeveelheid geproduceerde werkharding minimaliseren. Het kiezen van een lager toerental in combinatie met een grotere spaanlading kan een aanzienlijke temperatuurvermindering opleveren in vergelijking met hogere toerentallen. Door de lage geleidingseigenschappen zal een minimale temperatuurstijging de druk op het gereedschap verminderen en de slijtage verminderen. Het gebruik van hogedrukkoelvloeistof is ook een effectieve methode om de warmteontwikkeling bij het bewerken van titanium te verminderen.
Deze nokkenasdeksels zijn op maat gemaakt in titanium voor Mitsubishi Evos.
Foto met dank aan @RebootEng (Instagram)
Galling and Built-Up Edge
De volgende hindernis om te overwegen is dat titanium een sterke neiging heeft om zich aan een snijgereedschap te hechten, waardoor een opgebouwde rand ontstaat. Dit is een heikel punt dat kan worden verminderd door overvloedige hoeveelheden hogedrukkoelmiddel te gebruiken die rechtstreeks op het snijoppervlak worden gericht. Het doel is om de spanen zo snel mogelijk te verwijderen om te voorkomen dat de spanen opnieuw gaan snijden, en om de spanen schoon en vrij van puin te houden. Galling is een groot probleem bij de commercieel zuivere titaniumsoorten vanwege hun “gomachtige” aard. Dit kan worden aangepakt met de eerder genoemde strategieën, zoals het blijven voeden op alle momenten van werkstukcontact, en het gebruik van veel hogedruk koelvloeistof.
Titanium oplossingen
Hoewel de primaire zorgen bij het bewerken van titanium en zijn legeringen kunnen verschuiven, blijven de methoden om ze te verminderen enigszins constant. De belangrijkste ideeën zijn het vermijden van vreten, warmteontwikkeling, werk verharding, en werkstuk of gereedschap doorbuiging. Gebruik veel koelvloeistof bij hoge druk, houd de snelheden laag en de voedingen hoog, houd het gereedschap in beweging wanneer het in contact komt met het werkstuk, en gebruik een zo stijf mogelijke opstelling.
Daarnaast kan het kiezen van een juiste gereedschapscoating helpen om uw werk tot een succes te maken. Met de hoge hitte die tijdens het bewerken van titanium wordt gegenereerd, is het hebben van een coating die adequaat met de temperatuur kan omgaan, de sleutel tot het behoud van prestaties tijdens een bewerking. De juiste coating zal ook helpen om vreten te voorkomen en spanen effectief af te voeren. Coatings zoals Harvey Tool’s Aluminium Titanium Nitride (AlTiN Nano) produceren een oxidelaag bij hoge temperaturen, en zullen de smering van het gereedschap verhogen.
Als titanium en zijn vele legeringen in gebruik blijven toenemen in verschillende industrieën, zullen meer machinisten de taak krijgen dit moeilijke materiaal te snijden. Warmtebeheer en de juiste spaanafvoer, in combinatie met de juiste coating, maken een succesvolle bewerking mogelijk.
