W dzisiejszym przemyśle wytwórczym, tytan i jego stopy stały się zszywkami w zastosowaniach lotniczych, medycznych, motoryzacyjnych i w broni palnej. Ten popularny metal jest odporny na rdzę i chemikalia, nadaje się do recyklingu i jest niezwykle wytrzymały jak na swoją wagę. Istnieje jednak kilka wyzwań, które należy rozważyć przy obróbce tytanu i wyborze odpowiednich narzędzi i parametrów pracy.
Odmiany tytanu
Tytan jest dostępny w wielu odmianach, w tym w prawie 40 klasach ASTM, a także w kilku dodatkowych stopach. Gatunki od 1 do 4 są uważane za komercyjnie czysty tytan z różnymi wymaganiami dotyczącymi wytrzymałości na rozciąganie. Gatunek 5 (Ti6Al4V lub Ti 6-4) to najbardziej powszechna kombinacja, stopiona z 6% aluminium i 4% wanadu. Chociaż tytan i jego stopy są często grupowane razem, istnieją pewne kluczowe różnice między nimi, na które należy zwrócić uwagę przed określeniem idealnego podejścia do obróbki.
Młyn końcowy HVTI firmy Helical Solutions jest doskonałym wyborem dla wysokowydajnych ścieżek narzędziowych w tytanie.
Tytanowe obawy
Utrzymanie
Ale tytan może mieć bardziej pożądane właściwości materiału niż przeciętna stal, zachowuje się również bardziej elastycznie i często nie jest tak sztywny jak inne metale. Wymaga to pewnego chwytu na tytanowych przedmiotach obrabianych i tak sztywnego ustawienia maszyny, jak to tylko możliwe. Należy również unikać przerywanych cięć i utrzymywać narzędzie w ruchu przez cały czas kontaktu z obrabianym przedmiotem. Przebywanie w wywierconym otworze lub zatrzymanie narzędzia obok profilowanej ściany spowoduje tarcie narzędzia – wytwarzając nadmiar ciepła, utwardzając materiał i powodując przedwczesne zużycie narzędzia.
Generowanie ciepła
Gorąco jest potężnym wrogiem, a generowanie ciepła musi być brane pod uwagę przy wyborze prędkości i posuwów. Podczas gdy czyste gatunki tytanu są bardziej miękkie i gumowate niż większość jego stopów, dodatek pierwiastków stopowych zazwyczaj zwiększa twardość tytanu. Zwiększa to obawy związane z wytwarzanym ciepłem i zużyciem narzędzia. Utrzymywanie większej ilości wiórów i unikanie niepotrzebnego tarcia pomaga w pracy narzędzia z twardszymi stopami tytanu i minimalizuje ilość powstającego utwardzenia. Wybór niższych obrotów w połączeniu z większym obciążeniem wiórowym może zapewnić znaczną redukcję temperatury w porównaniu z opcjami wyższych prędkości. Ze względu na niskie właściwości przewodzenia, utrzymanie temperatury na minimalnym poziomie spowoduje mniejsze obciążenie narzędzia i zmniejszy jego zużycie. Użycie chłodziwa pod wysokim ciśnieniem jest również skuteczną metodą zmniejszenia wytwarzania ciepła podczas obróbki tytanu.
Te pokrywy wałków rozrządu zostały wykonane na zamówienie z tytanu dla Mitsubishi Evos.
Photo dzięki uprzejmości @RebootEng (Instagram)
Galling and Built-Up Edge
Kolejną przeszkodą do rozważenia jest to, że tytan ma silną tendencję do przylegania do narzędzia tnącego, tworząc wbudowaną krawędź. Jest to trudny problem, który może być zredukowany przez zastosowanie dużej ilości chłodziwa pod wysokim ciśnieniem skierowanego bezpośrednio na powierzchnię skrawania. Celem jest usunięcie wiórów tak szybko jak to możliwe, aby zapobiec ponownemu ich wycinaniu i utrzymać rowki skrawające czyste i wolne od zanieczyszczeń. Galwanizacja jest dużym problemem w komercyjnie czystych gatunkach tytanu z powodu ich „gumowatej” natury. Można temu zaradzić stosując strategie wspomniane wcześniej, takie jak kontynuowanie posuwu przez cały czas kontaktu z obrabianym przedmiotem i stosowanie dużej ilości chłodziwa pod wysokim ciśnieniem.
Rozwiązania dla tytanu
Podczas gdy główne obawy podczas obróbki tytanu i jego stopów mogą się zmieniać, metody ich łagodzenia pozostają nieco stałe. Główne pomysły to unikanie zacierania, generowania ciepła, hartowania oraz odchylenia obrabianego przedmiotu lub narzędzia. Należy używać dużo chłodziwa pod wysokim ciśnieniem, utrzymywać niskie prędkości i wyższe posuwy, utrzymywać narzędzie w ruchu podczas kontaktu z obrabianym przedmiotem i używać tak sztywnych ustawień, jak to tylko możliwe.
Dodatkowo, wybór odpowiedniego pokrycia narzędzia może pomóc w osiągnięciu sukcesu. Z wysoką temperaturą generowaną podczas obróbki tytanu, posiadanie powłoki, która może odpowiednio poradzić sobie z temperaturą jest kluczem do utrzymania wydajności przez operację. Właściwa powłoka pomoże również uniknąć zacierania i skutecznie odprowadzać wióry. Powłoki takie jak Aluminum Titanium Nitride (AlTiN Nano) firmy Harvey Tool wytwarzają warstwę tlenku w wysokich temperaturach i zwiększają smarowność narzędzia.
As titanium and its many alloys continue to grow in use across various industries, more machinists will be tasked with cutting this difficult material. Jednak zarządzanie ciepłem i odpowiednie odprowadzanie wiórów, w połączeniu z właściwą powłoką, umożliwi udaną pracę.
.