Титан қорытпаларының CNC өңдеуі

Титан қорытпалары өздерінің ерекше қасиеттерінің үйлесімі арқасында “ғарыштық дәуір металлдары” ретінде танылып, әртүрлі салалардағы жоғары өнімді қолданбаларда алмастырмас материалға айналды. Олардың бірегей сипаттамалары елеулі артықшылықтар ұсынса да, CNC өңдеу кезінде арнайы білім, әдістер мен жабдықтарды қажет ететін айтарлықтай қиындықтар тудырады. Бұл мақала титан қорытпаларын CNC өңдеудің жан-жақты шолуын ұсынады: олардың негізгі қасиеттері, кең тараған сорттары, өңдеу кезіндегі қиындықтар, үздік тәжірибелер, қолданылу салалары және басқа да маңызды жайттар.

Титан қорытпаларының негізгі қасиеттері мен артықшылықтары

Титан қорытпалары өздерінің жоғары қасиеттерінің жиынтығымен ерекшеленіп, маңызды қолданбаларда жоғары сұранысқа ие:

• Ерекше беріктік-салмақ қатынасыТитан бөлшектері кейбір болаттардың созылу беріктігімен бәсекелесе отырып, салмағы шамамен жартылай аз — тек 40%-ға ауыр алюминий және болаттан 40% жеңіл—құрылымдық тұтастықты бұзбай салмақты азайту аса маңызды салалар үшін оларды мінсіз етеді.
• Жоғары коррозияға төзімділікТитан ауада болғанда қорғаныш оксид қабатын түзеді, ол өздігінен қалпына келіп, теңіз суының, химикаттардың және қатал ортаның коррозиясына төтеп береді. Бұл қасиет оны теңіз, химиялық өңдеу және шельфтік қолданбалар үшін ең үздік таңдау етеді.
• БиоүйлесімділікУытсыз және адам ұлпаларымен үйлесімді титан қорытпалары оссиоинтеграцияны (сүйек пен импланттар арасындағы байланыс) ынталандырады, сондықтан олар медициналық және стоматологиялық құрылғыларда кеңінен қолданылады.
• Жоғары температураға төзімділікЖоғары балқу нүктесіне ие титан тіпті экстремалды температуралық жағдайларда да өз беріктігі мен тұрақтылығын сақтайды, бұл оны реактивті қозғалтқыштарға, зымыран бөлшектеріне және жоғары температуралық өнеркәсіптік жабдыққа қолайлы етеді.
• Қайта өңдеуге жарамдылықТитан толықтай қайта өңделетін материал болып табылады, негізгі қасиеттерін сақтай отырып, тұрақты өндіріс тәжірибелеріне сай келеді.

CNC өңдеуге арналған ең көп тараған титан сорттары

Титан шамамен 40 ASTM сорттарында қолжетімді, соның ішінде коммерциялық таза титан (1–4 сорттар) және титан қорытпалары (5 және одан жоғары сорттар), әрқайсысы нақты қолданбаларға бейімделген:

• 1-класс (коммерциялық таза, оттегі мөлшері төмен)Коррозияға тамаша төзімділік, жоғары соққыға төзімділік және оңай өңделуін ұсынады, алайда басқа маркаларға қарағанда әлсіз. Қолдану салалары: химиялық өңдеу, жылу алмастырғыштар, тұзсыздандыру жүйелері, автомобиль бөлшектері, ұшақ конструкциялары және медициналық құрылғылар.
• 2-ші дәреже (саудалық таза, стандартты оттегі мөлшері)1-дәрежеден мықтырақ, жоғары коррозияға төзімділікке, жақсы созылғыштыққа, пішіндеуге, дәнекерлеуге және өңдеуге жарамды. Ұшақ корпустарында, қозғалтқыштарында, көмірсутектерді өңдеуде, теңіз жабдықтарында, медициналық құрылғыларда және хлорат өндіруде қолданылады.
• 3-дәреже (саудалық таза, орташа оттегі мөлшері)1 және 2 дәрежелі болаттарға қарағанда өңдеуі қиынырақ, бірақ жоғары беріктікке және коррозияға төзімділікке ие, өңдеу қабілеті қанағаттанарлық. Ғарыштық, теңіз және медициналық салаларда кеңінен қолданылады.
• 4-сынып (коммерциялық таза, оттегі мөлшері жоғары)Таза титан сорттарының ішіндегі ең берігі, коррозияға төзімділігі өте жоғары. Өңдеу қиын болғандықтан жоғары берілу жылдамдығы, төмен айналу жылдамдығы және салқындатқыш сұйықтықтың жоғары ағыны қажет. Қолдану салалары: криогендік ыдыстар, жылу алмастырғыштар, гидравлика, ұшақ конструкциялары, хирургиялық құрал-жабдықтар және теңіз жабдығы.
• 5-дәрежелі (Ti6Al4V): Әлемдік титан тұтынудың шамамен жартысын құрайтын ең кеңінен қолданылатын титан қорытпасы, 6% алюминий мен 4% ванадиймен қорытпаланған. Жоғары коррозияға төзімділік пен тамаша өңделу қабілетін үйлестіреді, бірақ өңдеу қабілеті нашар. Ұшақ каркас құрылымдары, ұшақ қозғалтқыштары, электр энергиясын өндіру, медициналық құрылғылар, теңіз/оффшорлық жабдықтар және гидравлика үшін өте қолайлы.
• 6-сынып (Ti5Al-2.5Sn)Титан қорытпалары үшін орташа беріктікке ие, жоғары температурада жақсы дәнекерлегіштік, тұрақтылық және беріктік көрсетеді. Рокеттерде, ұшақ конструкцияларында, реактивті қозғалтқыштарда және ғарыш кемелерінде сұйық газ/пропеллентті сақтау үшін қолданылады.
• 7-дәрежелі (Ti-0.15Pd)Көбінесе таза деп есептелсе де, аз мөлшерде палладийді қамтиды, бұл оған жоғары коррозияға төзімділік, тамаша дәнекерлеу және пішіндеу қасиеттерін береді (бірақ басқа қорытпаларға қарағанда беріктігі төмен). Химиялық өңдеу және өндірістік жабдық бөлшектерінде қолданылады.
• 11-сынып (Ti-0.15Pd)7-сыныпқа ұқсас, коррозияға төзімділігі, созылғыштығы және пішіндеуге икемділігі өте жоғары, бірақ беріктігі одан да төмен. Суды тұзданудан тазарту, теңіз және хлорат өндіру салаларында қолданылады.
• 12-сынып (Ti0,3Mo0,8Ni)Жоғары температурада жоғары беріктік, жақсы дәнекерлегіштік және коррозияға төзімділік береді, бірақ басқа қорытпаларға қарағанда қымбатырақ. Гидрометаллургиялық процестерге, ұшақ және теңіз компоненттеріне, сондай-ақ жылу алмастырғыштарға жарамды.
• 23-сынып (Ti6Al4V-ELI)Жақсы пішін қабылдау қабілеті, созылғыштығы, қанағаттанарлық сыну беріктігі және мінсіз биологиялық үйлесімділік ұсынады, бірақ өңдеуге қиын. Ортодонтиялық аспаптарда, ортопедиялық штырьлер мен бұрандаларда, хирургиялық скобаларда және ортопедиялық кабельдерде кеңінен қолданылады.

Титан қорытпаларын CNC өңдеудегі қиындықтар

Артықшылықтарына қарамастан, титан қорытпалары бірегей қиындықтар тудырады, оларды шешу үшін арнайы тәсілдер қажет:

• Төмен жылу өткізгіштікТитан жылуды баяу таратуы салдарынан өңдеу кезінде жергілікті жылу жиналуына әкеледі. Бұл тек құралдың тозуын жеделдетпей, сонымен бірге өңделетін бөлшектің деформациялануына, өңдеу кезінде қаттыруға және тіпті өрт қаупіне әкелуі мүмкін.
• Еңбекке шынығуға бейімділік: Материал кесу күштеріне ұшырағанда тез қатаяды, бұл кейінгі кесулерді қиындатып, құралға түсетін кернеуді арттырады.
• Икемділік және дірілТитанның беріктігі оның икемділігін жасырады, бұл өңдеу кезінде дірілдеуге (шатылдауға) әкелуі мүмкін. Сондықтан дәлдікті сақтау үшін берік бекіту жүйелері мен тұрақты өңдеу орнатулары қажет.
• Қыжыл тудыратын және жиналып қалған жиек (BUE)Титанның “жабысқақ” табиғаты, әсіресе коммерциялық таза сорттарда, оны кескіш құралдарға жабыстырып, BUE мен галлингінің пайда болуына әкеледі. Бұл кесу өнімділігін төмендетіп, құралдың қызмет ету мерзімін қысқартып, беттің сапасын нашарлатады.
• Құралдың тозуыТитанның қаттылығы мен абразивтілігі құралдың тез тозуына әкеледі, сондықтан берік құрал материалдары мен жабындары қажет.

Өңдеу процестері, кеңестер мен әдістер

Осы қиындықтарды еңсеру және жоғары сапалы нәтижелерге қол жеткізу үшін келесі үздік тәжірибелер маңызды:

Құрал таңдау және қаптау

• Тұрақты карбидтен немесе вольфрам, көміртек және ванадий қоспалары бар қапталған жоғарыжылдам болаттан (HSS) жасалған кесу құралдарын пайдаланыңыз, олар 600℃-ға дейін қаттылықты сақтай алады.
• Титан өңдеуге арналған құрал жабындарын таңдаңыз, мысалы Титан-алюминий нитриді (TiAlN), Алюминий-титан нитриді (AlTiN Nano) немесе Титан карбо-нитриді (TiCN). Бұл жабындар жоғары температурада қорғаныш оксид қабатын түзеді, жылу өткізгіштігін азайтады, сырғақтықты арттырады және зақымданудың алдын алады. HLW компаниясының HVTI энммүлі (жоғары тиімді фрезерлеуге оңтайландырылған) және Aplus жабындысы құралдың қызмет ету мерзімін және өнімділігін арттыру үшін тамаша таңдау болып табылады.

Бөлшекті бекіту және тұрақтылық

• Жұмыс бөлшегінің иілуі мен дірілін азайту үшін қатты, сенімді бекіту жүйелерін қолданыңыз. Үзілісті кесулерден аулақ болыңыз және құралды жұмыс бөлшегімен жанасқан кезде үнемі қозғалыста ұстаңыз — бұрғыланған тесіктерде ұзақ тоқтап қалу немесе профильделген қабырғаларға жақын тоқтау артық жылу мен құралдың тозуына әкеледі.
• Негізгі диаметрі үлкенірек фрезаны пайдаланыңыз, шпиндель мойынтірегі мен құрал ұшы арасындағы асып тұруды азайтып, дірілдеуді төмендету үшін беріліс пен жылдамдықты тұрақты ұстаңыз.

Салқындату және майлау

• Жоғары қысымдағы, мол мөлшердегі тамаша майлағыштық пен салқындату қасиеттері бар салқындатқышты (мысалы, эмульсиялық салқындатқыштар) жылуды тарату, үгінділерді шаю және BUE мен залалданудың алдын алу үшін пайдаланыңыз. Оптималды нәтиже алу үшін салқындатқыш ағынын тікелей кесу бетіне бағыттаңыз.

Өңдеу стратегиялары мен параметрлері

• Жұмыс бөлшекке жылу беруді азайту үшін дәстүрлі фрезерлеудің орнына кері бағыттағы фрезерлеуді қолданыңыз. Кері бағыттағы фрезерлеу чиптердің қалың басталып, жұқа аяқталуына ықпал етіп, жылуды чиптерге таратуды жеделдетеді және кесуді тазарақ етеді.
• Жылудың жиналуын және жұмыс қатайуын азайту үшін кесу жылдамдығын төмендетіңіз (әдетте минутына 18–30 метр / минутына 60–100 фут), ал берілу жылдамдығын және чип жүктемесін арттырыңыз. Жылдамдықты титан сортына, құралға және машинаның қаттылығына қарай реттеңіз.
• Кіру және шығу кесулерінде құралды материалға жұмсақ қисық сызықпен енгізіңіз немесе қысымды біртіндеп арттыру/азайту үшін фаскаларды қолданыңыз, осылайша құрал соққысы мен материалдың жыртылуын азайтасыз.
• Кесу жиегін кесу аралығында салқындатуға мүмкіндік бере отырып, ауа мен салқындатқыш сұйықтыққа қолжетімділікті арттыру үшін диаметрі кішірек құралдарды пайдаланыңыз.
• Құрамдас бөлік жобалауда күрделі геометрияларды (мысалы, үлкен радиустар, қабырға қалыңдығын біркелкі ету, терең ойықтардан аулақ болу) жеңілдетіңіз, өңдеуді оңтайландырып, құралға түсетін жүктемені азайту үшін.

Дизайнды қарастырудың бөлігі

• Дәл бөлшекті жобалау және құрал жолын генерациялау үшін CAD/CAM бағдарламалық қамтамасыз етуді (мысалы, ANSYS сияқты модельдеу құралдарымен жұптастырылған) пайдаланыңыз. Жақсы жобаланған бекіткіштер мен шаблондар тұрақтылық пен дәлдікті сақтау үшін өте маңызды.
• Өндіріске жарамдылықты жобалау (DFM) қағидаларын енгізіңіз — HLW бөлшектердің жобаларын тиімділікке, сапаға және шығын тиімділігіне оңтайландыру үшін (AI негізіндегі және адамның) кері байланыс береді.

CNC станокта өңделген титан бөлшектерінің қолданылуы

CNC станокта өңделген титан бөлшектері көптеген жоғары сұранысқа ие салалардың ажырамас бөлігі болып табылады:

• Әуе-ғарышТитанның негізгі тұтынушысы: ол ұшақ орындықтарының бөлшектерінде, біліктерде, турбина бөлшектерінде, клапандарда, оттегі өндіру жүйелерінде, ұшақ корпусында және зымыран бөлшектерінде қолданылады. Оның төмен салмағы мен жоғары жылу төзімділігі суперсоник жылдамдықта отын тиімділігін және өнімділікті қамтамасыз етеді.
• Медициналық және тісБиоүйлесімді титан қорытпалары жамбастың, тізе, шынтақ және иық буындарын алмастыру операцияларында, сүйекке, тіске және бас сүйегіне арналған бұрандаларда, омыртқаны бекіту таяқшаларында, сан сүйегінің басы импланттарында, ортопедиялық штырьлерде, хирургиялық скобаларда және тіс тәждерінде, көпірлерінде және импланттарында қолданылады.
• Әскери және қорғанысӘскери авиацияда, зымырандарда, артиллерияда, сүңгуір қайықтарда, жер үсті көліктерінде (баллистикалық төзімділік үшін) және теңіз жабдықтарында қолданылады.
• Теңіз/Әскери-теңізТеңіз суын тұздан тазартуға арналған пропеллер біліктеріне, теңіз түбіндегі ресурстарды өндіру жабдықтарына, арқан жабдықтарына, су асты робототехникасына, теңіз жылу алмастырғыштарына, пропеллерлерге және құбыр жүйелеріне жарамды – оның коррозияға төзімділігі мен жеңілдігі арқасында.
• АвтомобильдікСалмақ пен отын шығынын азайту үшін қолданылады; клапандарға, клапан серіппелеріне, қозғалтқыш поршень штырьдеріне, отырғызғыштарға және тежегіш суппорт поршеньдеріне қолданылады.
• Тұтыну тауарларыЖеңіл салмағы мен тартымды көрінісіне байланысты спорттық жабдықтарда (гольф таяқшалары, велосипед рамалары, бейсбол таяқшалары, теннис ракеткалары, кемпинг құрал-жабдықтары) және әшекей бұйымдарда (сағаттар, көзілдірік жақтаулары, үйлену сақиналары, мойынға тағатын әшекейлер) қолданылады.
• Химиялық өңдеу: Коррозияға төзімділігі үшін жылу алмастырғыштарда, тұзсыздандыру жүйелерінде және өндірістік жабдықтың бөлшектерінде қолданылады.

Бетті өңдеу нұсқалары

Бетті өңдеу CNC-станокта өңделген титан бөлшектерінің функционалдылығын, беріктігін және эстетикасын жақсартады:

• АнодтауКоррозияға төзімділікті арттыратын, салмақтың артуын азайтатын, үйкелісті төмендететін және сыртқы көріністі жақсартатын кең тараған таңдау.
• Механикалық өңдеулерБеттің қаталдығын азайту және қажетті текстураларды алу үшін жылтырату, шариктік абразивтеу және щеткамен өңдеу.
• ҚаптамаларЖақсартылған қорғаныс пен өнімділік үшін PVD жабындысы, ұнтақты жабынды, хромдау және электрофорез.
• Басқа емдеу әдістеріЭстетикалық сәндеу үшін бояу. HLW шағын жартылай абразивті өңдеу, шаңмен қаптау, тегіс өңдеу және жылтырату сияқты 6-ға дейінгі кейінгі өңдеу нұсқаларын ұсынады.

Экономикалық қарастырулар

Титанның жоғары бағасы (қатаң сапа стандарттары мен өсіп келе жатқан сұранысқа байланысты) стратегиялық шығындарды оңтайландыруды талап етеді:

• Маңызы аса жоғары емес қолданбалар үшін титан бағасын балама материалдармен (мысалы, болат, алюминий) салыстырыңыз.
• Қалдықтарды азайту үшін құралдың қызмет ету мерзімін, өңдеу уақытын және материал пайдалануды оңтайландырыңыз.
• Құрал-жабдықтарға, салқындатқыш сұйықтыққа, еңбекке, энергияға және қалдықтарды басқаруға байланысты шығындарды бақылап, азайтыңыз.
• Титанның ұзақ қызмет ету мерзімі мен беріктігін пайдаланып, ұзақ мерзімді шығындарды үнемдеңіз. HLW-ның 1 600-ден астам фрезерлеу және токарлық машиналар желісі төмен көлемді және күрделі тапсырыстар үшін бәсекеге қабілетті баға мен тиімді өндірісті қамтамасыз етеді.

Қауіпсіздік шаралары мен салалық стандарттар

Қауіпсіздік шаралары

• Ұшу сынықтары, салқындатқыш сұйықтық және өрт қаупінен туындайтын тәуекелдерді азайту үшін жеке қорғаныс құралдарын (ЖҚҚ) киіңіз.
• Титан материалдарымен, салқындатқыштармен және үгінділермен дұрыс жұмыс істеу және сақтау процедураларын сақтаңыз.
• Артық жылу өрт қаупін тудыруы мүмкін болғандықтан, өртті алдын алу шаралары мен төтенше жағдайларға жауап беру жоспарларын жүзеге асырыңыз.
• Машинаға тұрақты техникалық қызмет көрсетіп, операторларды қауіпсіз машинамен жұмыс істеу тәсілдеріне оқытыңыз.
• Титан үгінділерін, салқындатқыш сұйықтықты және қалдықтарды жұмыс орнының қауіпсіздігін және экологиялық талаптарға сәйкестігін қамтамасыз ету үшін дұрыс жойыңыз.

Өнеркәсіптік стандарттар мен сертификаттау

Сапа мен сенімділікті қамтамасыз ету үшін титанды CNC өңдеу қатаң салалық стандарттар мен сертификаттарға сәйкес жүргізіледі:

• ASTM стандарттары: ASTM B265 (титан таспа/парақ/плита), ASTM F136 (хирургиялық имплант Ti6Al4V ELI), ASTM F1472 (хирургиялық имплант Ti6Al4V).
• ISO стандарттары: ISO 5832-2 (қорытпаланбаған титан импланттары), ISO 5832-3 (Ti6Al4V қорытпасынан жасалған импланттары), ISO 9001 (сапа менеджменті жүйелері), ISO 13485 (медициналық құралдардың сапасын басқару).
• SAE стандарттары: SAE AMS 4911 (жылумен өңделген Ti6Al4V парағы/жолағы/табақшасы).
• СертификаттарAS9100 (авиация/ғарыш/қорғаныс сапа менеджменті) аэроғарыш компоненттері үшін өте маңызды.

HLW-ның титан қорытпаларына арналған CNC өңдеу қызметтері

HLW титан қорытпаларына арналған кешенді CNC өңдеу қызметтерін ұсынады, озық жабдықтар (3-осьті және 5-осьті CNC фрезерлеу, токарлық өңдеу, бұрғылау, кеңейту) мен кәсіби тәжірибені пайдалана отырып, жоғары сапалы бөлшектерді қысқа мерзімде (әдетте 10 күннен аз) жеткізеді. Біздің мүмкіндіктерімізге мыналар кіреді:

• Титанның 1–5, 7, 11, 12, 23 және басқа да маркалары бойынша тапсырыс бойынша өңдеу.
• DFM кері байланысы (жедел AI және адам) бөлшектердің жобаларын өндірістегі тиімділікке, шығынға және сапаға оңтайландыру үшін.
• Функционалдық және эстетикалық талаптарды қанағаттандыратын бетті өңдеудің әртүрлі нұсқалары.
• Маңызды қолданбалар үшін ASTM, ISO, SAE салалық стандарттарына және ISO 9001, AS9100, ISO 13485 сертификаттарына сәйкестік.
• Бәсекеге қабілетті бағалар мен икемді өндірістік қуаттылық аз көлемді тапсырыстарды және қатаң шыдамдылықтармен (±0,125 мм / ±0,005″) күрделі геометрияларды орындауға мүмкіндік береді.

Жұмысты бастау үшін CAD (.STL) файлыңызды HLW платформасына жүктеп, бірден баға алыңыз. Сұрақтар бойынша 18664342076 нөміріне қоңырау шалыңыз немесе info@helanwangsf.com электрондық поштасына жазыңыз. HLW титанды CNC өңдеудің қиындықтарын еңсеруге және ең талапшыл жобаларыңызға ерекше нәтижелер ұсынуға міндеттенеді.