I dagens tillverkningsindustri har titan och dess legeringar blivit viktiga komponenter inom flyg- och rymdindustrin, medicinteknik, fordonsindustrin och skjutvapenindustrin. Denna populära metall är motståndskraftig mot rost och kemikalier, är återvinningsbar och extremt stark för sin vikt. Det finns dock flera utmaningar som måste beaktas när man bearbetar titan och väljer lämpliga verktyg och parametrar för jobbet.
Titansorter
Titan finns i många sorter, inklusive nästan 40 ASTM-klasser, samt flera ytterligare legeringar. Klasserna 1 till 4 anses vara kommersiellt rent titan med varierande krav på högsta draghållfasthet. Klass 5 (Ti6Al4V eller Ti 6-4) är den vanligaste kombinationen, legerad med 6 procent aluminium och 4 procent vanadin. Även om titan och dess legeringar ofta grupperas tillsammans finns det några viktiga skillnader mellan dem som måste noteras innan man bestämmer den idealiska bearbetningsmetoden.
Helical Solutions HVTI-slutfräs är ett utmärkt val för högeffektiva verktygsbanor i titan.
Titanium bekymmer
Arbetshållning
Och även om titan kan ha mer önskvärda materialegenskaper än ett genomsnittligt stål, beter det sig också mer flexibelt och är ofta inte lika styvt som andra metaller. Detta kräver ett säkert grepp om titanarbetsstycken och en så styv maskinuppställning som möjligt. Andra överväganden är att undvika avbrutna snitt och att hålla verktyget i rörelse vid alla tillfällen då det kommer i kontakt med arbetsstycket. Om man stannar i ett borrat hål eller stoppar verktyget intill en profilerad vägg kommer verktyget att gnugga – vilket skapar överskottsvärme, arbetshärdar materialet och orsakar för tidigt verktygsslitage.
Värmeutveckling
Värme är en fruktansvärd fiende, och värmeutvecklingen måste beaktas när man väljer hastigheter och matningar. Medan kommersiellt rena titankvaliteter är mjukare och gummiaktigare än de flesta av dess legeringar, höjer tillsatsen av legeringselement vanligtvis titans hårdhet. Detta ökar problemen med värmeutveckling och verktygsslitage. Att bibehålla en större spånlast och undvika onödig gnidning underlättar verktygets prestanda i de hårdare titanlegeringarna och minimerar mängden arbetshärdning som produceras. Att välja ett lägre varvtal i kombination med en större spånlast kan ge en betydande temperaturminskning jämfört med alternativ med högre varvtal. På grund av de låga ledningsegenskaperna kommer temperaturen att hållas på ett minimum, vilket innebär mindre påfrestningar på verktyget och mindre slitage. Att använda högtryckskylmedel är också en effektiv metod för att minska värmeutvecklingen vid bearbetning av titan.
De här kamaxelkåporna har specialtillverkats i titan för Mitsubishi Evos.
Foto med tillstånd av @RebootEng (Instagram)
Galling and Built-Up Edge
Nästa hinder att ta hänsyn till är att titan har en stark tendens att fästa vid ett skärverktyg, vilket skapar en uppbyggd kant. Detta är en knepig fråga som kan minskas genom att använda rikliga mängder högtryckskylmedel som riktas direkt mot skärytan. Målet är att avlägsna spånen så snart som möjligt för att förhindra att spånen skärs igen och att hålla skårorna rena och fria från skräp. Gallning är ett stort problem i de kommersiellt rena titankvaliteterna på grund av deras ”gummiartade” natur. Detta kan åtgärdas med hjälp av de strategier som nämnts tidigare, t.ex. fortsatt matning vid alla tillfällen då arbetsstycket är i kontakt och användning av rikligt med högtryckskylmedel.
Titanium Solutions
Men även om de primära bekymren när man bearbetar titan och dess legeringar kan skifta, förblir metoderna för att mildra dem någorlunda konstanta. De viktigaste idéerna är att undvika gallning, värmeutveckling, arbetshärdning och böjning av arbetsstycket eller verktyget. Använd mycket kylmedel med högt tryck, håll hastigheterna låga och matningarna höga, håll verktyget i rörelse när det är i kontakt med arbetsstycket och använd en så styv uppställning som möjligt.
Det kan dessutom hjälpa till att göra jobbet framgångsrikt genom att välja en lämplig verktygsbeläggning. Med den höga värme som genereras under titanbearbetning är det viktigt att ha en beläggning som kan hantera temperaturen på ett adekvat sätt för att bibehålla prestandan genom en operation. Rätt beläggning hjälper också till att undvika gallring och evakuera spån på ett effektivt sätt. Beläggningar som Harvey Tools aluminiumtitannitrid (AlTiN Nano) producerar ett oxidskikt vid höga temperaturer och ökar verktygets smörjförmåga.
När titan och dess många legeringar fortsätter att öka i användning inom olika branscher kommer fler maskinförare att få i uppgift att skära detta svåra material. Värmehantering och lämplig spånevakuering, tillsammans med rätt beläggning, kommer dock att möjliggöra en lyckad körning.
.