Titano lydinių apdirbimas CNC staklėmis

Titano lydiniai dėl savo išskirtinių savybių derinio pelnė “kosminio amžiaus metalų” reputaciją, todėl yra nepakeičiami įvairiose pramonės šakose naudojamose didelio našumo priemonėse. Nors jų unikalios savybės suteikia reikšmingų privalumų, jie taip pat kelia savotiškų iššūkių CNC apdirbimo srityje, reikalaujančių specialių žinių, metodų ir įrangos. Šiame straipsnyje pateikiama išsami titano lydinių CNC apdirbimo apžvalga, apimanti pagrindines jų savybes, įprastas rūšis, apdirbimo iššūkius, geriausią praktiką, taikymą ir susijusias aplinkybes.

Pagrindinės titano lydinių savybės ir privalumai

Titano lydiniai išsiskiria daugybe puikių savybių, dėl kurių jie yra labai paklausūs kritinėms reikmėms:

• Išskirtinis stiprumo ir svorio santykis: Titano detalės savo atsparumu tempimui prilygsta tam tikriems plienams, o sveria maždaug perpus mažiau - tik 40% sunkesnis už aliuminio ir 40% lengvesni už plieną, todėl idealiai tinka toms pramonės šakoms, kuriose svarbiausia sumažinti svorį nesumažinant konstrukcijos vientisumo.
• Puikus atsparumas korozijai: Titanas, veikiamas oro, suformuoja apsauginį oksido sluoksnį, kuris gali savaime atsinaujinti, todėl yra atsparus jūros vandens, cheminių medžiagų ir atšiaurios aplinkos korozijai. Dėl šios savybės jis yra geriausias pasirinkimas jūriniam, cheminiam apdorojimui ir jūroje naudojamoms priemonėms.
• Biologinis suderinamumas: Netoksiški ir su žmogaus audiniais suderinami titano lydiniai skatina osteointegraciją (kaulo ir implantų jungtį), todėl jie plačiai naudojami medicinos ir odontologijos prietaisuose.
• Atsparumas aukštai temperatūrai: Dėl aukštos lydymosi temperatūros titanas išlaiko savo tvirtumą ir stabilumą net ekstremaliose temperatūrose, todėl tinka reaktyviniams varikliams, raketų komponentams ir aukštos temperatūros pramoninei įrangai.
• Perdirbimo galimybės: Titanas yra visiškai perdirbamas, todėl atitinka tvarios gamybos praktiką ir išlaiko savo pagrindines savybes.

Įprastos titano rūšys CNC apdirbimui

Titanas yra beveik 40 ASTM klasių, įskaitant komerciškai grynąjį titaną (1-4 klasės) ir titano lydinius (5 ir aukštesnės klasės), kurių kiekviena pritaikyta konkrečioms reikmėms:

• 1 klasė (komerciškai grynas, mažai deguonies): Puikus atsparumas korozijai, didelis atsparumas smūgiams ir lengvas apdirbimas, nors ir ne toks tvirtas kaip kitos klasės. Taikomi cheminiam apdorojimui, šilumokaičiams, gėlinimo sistemoms, automobilių dalims, lėktuvų korpusams ir medicinos prietaisams.
• 2 klasė (komerciškai grynas, standartinis deguonies kiekis): Stipresnis nei 1 klasės, pasižymi dideliu atsparumu korozijai, geru plastiškumu, plastiškumu, suvirinamumu ir apdirbamumu. Naudojamas lėktuvų korpusams, orlaivių varikliams, angliavandenilių perdirbimui, laivų įrangai, medicinos prietaisams ir chloratų gamybai.
• 3 klasė (komerciškai grynas, vidutinis deguonies kiekis): Sunkiau formuojami nei 1 ir 2 klasės, tačiau pasižymi dideliu stiprumu ir atsparumu korozijai bei geromis apdirbimo savybėmis. Dažnai naudojamas kosminėje erdvėje, jūroje ir medicinoje.
• 4 klasė (komerciškai grynas, didelis deguonies kiekis): Stipriausia iš gryno titano rūšių, pasižyminti puikiu atsparumu korozijai. Dėl sudėtingo apdirbimo reikalauja didelės pastūmos, mažo greičio ir didelio aušinimo skysčio srauto. Taikoma kriogeniniams indams, šilumokaičiams, hidraulikos sistemoms, lėktuvų korpusams, chirurginei įrangai ir laivų įrangai.
• 5 klasė (Ti6Al4V): Plačiausiai naudojamas titano lydinys (sudaro apie pusę viso pasaulyje suvartojamo titano kiekio), legiruotas 6% aliuminio ir 4% vanadžio. Subalansuotas didelis atsparumas korozijai ir puikus plastiškumas, tačiau blogai apdirbamas. Idealiai tinka lėktuvų korpusų konstrukcijoms, orlaivių varikliams, elektros energijos gamybai, medicinos prietaisams, laivų ir (arba) atviros jūros įrangai ir hidraulikos sistemoms.
• 6 klasė (Ti5Al-2,5Sn): pasižymi geru suvirinamumu, stabilumu ir stiprumu aukštoje temperatūroje, o titano lydinių stiprumas yra vidutinis. Naudojamas raketų, lėktuvų korpusų, reaktyvinių variklių ir kosminių aparatų skystųjų dujų ir (arba) degalų apsaugai.
• 7 klasė (Ti-0,15Pd): Dažnai laikomas grynu, tačiau jo sudėtyje yra nedidelis kiekis paladžio, pasižymi ypatingu atsparumu korozijai, puikiu suvirinamumu ir plastiškumu (nors jo stiprumas mažesnis nei kitų lydinių). Taikomas cheminio perdirbimo ir gamybos įrangos dalims.
• 11 klasė (Ti-0,15Pd): Panašus į 7 klasės, pasižymi puikiu atsparumu korozijai, plastiškumu ir plastiškumu, tačiau yra dar mažesnio stiprumo. Naudojamas gėlinimo, jūrų ir chloratų gamybos srityse.
• 12 klasė (Ti0.3Mo0.8Ni): Pasižymi dideliu stiprumu aukštoje temperatūroje, puikiu suvirinamumu ir atsparumu korozijai, tačiau yra brangesnis už kitus lydinius. Tinka hidrometalurgijos reikmėms, orlaivių ir (arba) laivų komponentams ir šilumokaičiams.
• 23 klasė (Ti6Al4V-ELI): pasižymi puikiu plastiškumu, plastiškumu, pakankamu atsparumu lūžiams ir idealiu biologiniu suderinamumu, tačiau blogai apdirbamas. Dažniausiai naudojamas ortodontiniuose aparatuose, ortopediniuose kaiščiuose ir (arba) sraigtuose, chirurginėse sąvaržose ir ortopediniuose kabeliuose.

Titano lydinių CNC apdirbimo iššūkiai

Nepaisant jų privalumų, titano lydiniai kelia unikalių iššūkių, reikalaujančių specialių metodų:

• Mažas šilumos laidumas: Titanas lėtai išsklaido šilumą, todėl apdirbimo metu susidaro vietinis karštis. Tai ne tik pagreitina įrankių nusidėvėjimą, bet ir kelia riziką iškraipyti ruošinį, sukietėti apdirbant ir net kilti gaisrui.
• Darbo sunkinimo tendencija: Veikiama pjovimo jėgų medžiaga greitai sukietėja, todėl vėlesni pjūviai tampa sudėtingesni ir padidėja įrankio įtempiai.
• Lankstumas ir vibracija: Titano stiprumas paneigia jo lankstumą, kuris apdirbant gali sukelti vibracijas (drebėjimą). Todėl, norint išlaikyti tikslumą, reikalingos tvirtos apdirbimo laikymo sistemos ir stabilios apdirbimo sąrankos.
• Įtrūkimai ir užstatytas kraštas (BUE): Titano “guminė” prigimtis, ypač komerciškai grynų rūšių, lemia, kad jis prilimpa prie pjovimo įrankių, todėl susidaro BUE ir įskilimai. Dėl to prastėja pjovimo našumas, prastėja įrankio ilgaamžiškumas ir blogėja paviršiaus kokybė.
• Įrankių nusidėvėjimas: Titano kietumas ir abrazyvumas lemia greitesnį įrankių irimą, todėl reikia patvarių įrankių medžiagų ir dangų.

Mechaninio apdirbimo procesai, patarimai ir metodai

Norint įveikti šiuos iššūkius ir užtikrinti aukštos kokybės rezultatus, būtina laikytis toliau nurodytos geriausios praktikos:

Įrankių parinkimas ir dengimas

• Naudokite pjovimo įrankius, pagamintus iš patvaraus karbido arba dengto greitapjovio plieno (HSS) su volframo, anglies ir vanadžio deriniais, kurie gali išlaikyti kietumą iki 600 ℃.
• Rinkitės titano apdirbimui skirtas įrankių dangas, pavyzdžiui, titano aliuminio nitrido (TiAlN), aliuminio titano nitrido (AlTiN Nano) arba titano karbo nitrido (TiCN). Šios dangos aukštoje temperatūroje sudaro apsauginį oksidų sluoksnį, mažina šilumos perdavimą, didina tepimo savybes ir apsaugo nuo sukibimo. HLW HVTI galinės frezos (optimizuotos didelio našumo frezavimui) ir "Aplus" danga yra puikus pasirinkimas siekiant pagerinti įrankio ilgaamžiškumą ir našumą.

Darbinis laikymas ir stabilumas

• Naudokite standžias ir saugias laikymo sistemas, kad sumažintumėte ruošinio deformaciją ir vibraciją. Venkite pertraukiamų pjūvių ir palaikykite nuolatinį įrankio judesį, kai jis liečiasi su ruošiniu, - dėl sustojimo išgręžtose skylėse arba sustojimo prie profiliuotų sienelių įrankis per daug įkaista ir dėvisi.
• Naudokite didesnio skersmens galinę frezą, sumažinkite iškyšą tarp verpstės galo ir įrankio antgalio, palaikykite pastovią pastūmą ir greitį, kad sumažintumėte dilimą.

Aušinimas ir tepimas

• Naudokite aukšto slėgio, didelį kiekį aušinimo skysčio, pasižyminčio puikiomis tepimo ir aušinimo savybėmis (pvz., emulsijų pagrindu pagamintus aušinimo skysčius), kad išsklaidytumėte šilumą, nuplautumėte drožles ir išvengtumėte įtrūkimų bei įskilimų. Aušinimo skysčio srovę nukreipkite tiesiai į pjovimo paviršių, kad ji būtų optimali 效果.

Apdirbimo strategijos ir parametrai

• Frezavimo su pakilimu metodas (vietoj įprastinio frezavimo) leidžia sumažinti šilumos perdavimą ruošiniui. Frezuojant laiptuotuoju būdu gaunamos drožlės, kurios prasideda storai ir plonai, taip skatinamas šilumos išsklaidymas į drožles ir užtikrinamas švaresnis kirpimas.
• Naudokite mažesnius pjovimo greičius (paprastai 18-30 metrų per minutę / 60-100 pėdų per minutę) kartu su didesniu pastūmos greičiu ir didesniu drožlių kiekiu, kad sumažintumėte karščio kaupimąsi ir sukietėjimą. Greitį reguliuokite atsižvelgdami į titano rūšį, įrankius ir staklių standumą.
• Atlikdami įėjimo ir išėjimo pjūvius, įrankiu švelniai įsiremkite į medžiagą arba naudokite fasonines plokštumas, kad palaipsniui didintumėte ir mažintumėte spaudimą, taip sumažindami įrankio smūgius ir medžiagos plyšimą.
• Naudokite mažesnio skersmens įrankius, kad padidintumėte oro ir aušinimo skysčio patekimą, o pjovimo kraštas tarp pjūvių galėtų atvėsti.
• Supaprastinkite sudėtingą geometriją projektuodami detales (pvz., didesni spinduliai, vienodas sienelių storis, gilių kišenių vengimas), kad supaprastintumėte apdirbimą ir sumažintumėte įrankių apkrovą.

Dalies projektavimo aspektai

• Naudokite CAD/CAM programinę įrangą (pvz., suderintą su modeliavimo įrankiais, pvz., ANSYS), kad tiksliai suprojektuotumėte detalę ir sukurtumėte įrankio kelią. Gerai suprojektuoti tvirtinimo įtaisai ir detalės yra labai svarbūs stabilumui ir tikslumui išlaikyti.
• Gamybai tinkamo projektavimo (DFM) principų įtraukimas - GLW teikia DFM grįžtamąjį ryšį (tiek dirbtinio intelekto, tiek žmogaus), kad optimizuotų detalių dizainą, siekiant efektyvumo, kokybės ir ekonomiškumo.

CNC apdirbtų titano dalių pritaikymas

CNC apdirbamos titano dalys yra neatsiejamos nuo daugelio didelės paklausos pramonės šakų:

• Aeronautika: Pagrindinis titano vartotojas, naudojamas orlaivių sėdynių sudedamosioms dalims, velenams, turbinų dalims, vožtuvams, deguonies gamybos sistemoms, lėktuvų korpusams ir raketų sudedamosioms dalims gaminti. Mažas titano svoris ir didelis atsparumas karščiui leidžia efektyviai naudoti degalus ir pasiekti gerų rezultatų viršgarsiniu greičiu.
• Medicinos ir dantų: Biologiškai suderinami titano lydiniai naudojami klubo, kelio, alkūnės ir peties sąnarių endoprotezams, kaulų, dantų ir kaukolės varžtams, stuburo fiksavimo strypams, šlaunikaulio galvutės implantams, ortopediniams smeigtukams, chirurginėms kabėms ir dantų vainikėliams, tilteliams ir implantams gaminti.
• Kariuomenė ir gynyba: Naudojamas karinėje kosminėje erdvėje, raketose, artilerijoje, povandeniniuose laivuose, antžeminėse transporto priemonėse (balistiniam atsparumui užtikrinti) ir karinio jūrų laivyno įrangoje.
• Jūrų/jūrų laivininkystė: Tinka jūros vandens gėlinimo sraigtų velenams, povandeninių išteklių gavybos įrangai, takelažams, povandeninei robotikai, jūriniams šilumokaičiams, sraigtams ir vamzdynų sistemoms, nes pasižymi atsparumu korozijai ir lengvomis savybėmis.
• Automobilių pramonė: Naudojamas svoriui ir degalų sąnaudoms mažinti, naudojamas vožtuvuose, vožtuvų spyruoklėse, variklių stūmoklių kaiščiuose, fiksatoriuose ir stabdžių suportų stūmokliuose.
• Vartojimo prekės: Dėl savo lengvumo ir patrauklios išvaizdos naudojamas sporto įrangoje (golfo lazdose, dviračių rėmuose, beisbolo lazdose, teniso raketėse, stovyklavimo įrangoje) ir papuošaluose (laikrodžiuose, akinių rėmeliuose, vestuviniuose žieduose, vėriniuose).
• Cheminis apdorojimas: Dėl atsparumo korozijai naudojamas šilumokaičiuose, gėlinimo sistemose ir gamybos įrangos dalyse.

Paviršiaus apdailos galimybės

Paviršiaus apdaila pagerina CNC apdirbtų titano dalių funkcionalumą, patvarumą ir estetiką:

• Anodavimas: Tai įprastas pasirinkimas, kuris padidina atsparumą korozijai, sumažina svorį, trintį ir pagerina išvaizdą.
• Mechaninė apdaila: Poliravimas, šlifavimas smėliasrove ir šepetėliu siekiant sumažinti paviršiaus šiurkštumą ir išgauti norimą tekstūrą.
• Dangos: PVD dengimas, miltelinis dengimas, chromavimas ir elektroforezė geresnei apsaugai ir eksploatacinėms savybėms užtikrinti.
• Kitos procedūros: Tapyba, skirta estetiniam pritaikymui. HLW siūlo iki 6 vėlesnio apdorojimo galimybių, įskaitant smėliavimą, miltelinį dažymą, lygų apdirbimą ir poliravimą.

Ekonominiai aspektai

Dėl aukštesnės titano kainos (dėl griežtų kokybės standartų ir didėjančios paklausos) reikia strategiškai optimizuoti sąnaudas:

• Palyginkite titano kainas su alternatyviomis medžiagomis (pvz., plienu, aliuminiu), skirtomis nekritinėms reikmėms.
• Optimizuokite įrankių naudojimo trukmę, apdirbimo laiką ir medžiagų naudojimą, kad sumažintumėte atliekų kiekį.
• Stebėkite ir mažinkite išlaidas, susijusias su įrankiais, aušinimo skysčiu, darbo jėga, energija ir atliekų tvarkymu.
• Pasinaudokite titano ilgaamžiškumu ir patvarumu, kad sutaupytumėte lėšų. HLW tinklas, kurį sudaro daugiau nei 1 600 frezavimo ir tekinimo staklių, užtikrina konkurencingas kainas ir efektyvią gamybą tiek mažos apimties, tiek sudėtingiems užsakymams.

Atsargumo priemonės ir pramonės standartai

Saugos praktika

• Dėvėkite asmenines apsaugos priemones (AAP), kad sumažintumėte riziką, kylančią dėl skraidančių nuolaužų, aušinimo skysčio ir gaisro pavojaus.
• Laikykitės tinkamų titano medžiagų, aušinimo skysčių ir drožlių tvarkymo ir laikymo procedūrų.
• Įgyvendinkite gaisro prevencijos priemones ir avarinio reagavimo planus, nes per didelis karštis gali kelti gaisro pavojų.
• Atlikite reguliarią staklių techninę priežiūrą ir mokykite operatorius saugaus apdirbimo praktikos.
• Tinkamai šalinkite titano drožles, aušinimo skystį ir atliekas, kad užtikrintumėte darbo vietos saugą ir atitiktumėte aplinkosaugos reikalavimus.

Pramonės standartai ir sertifikatai

Siekiant užtikrinti kokybę ir patikimumą, atliekant titano CNC apdirbimą laikomasi griežtų pramonės standartų ir sertifikatų:

• ASTM standartai: ASTM B265 (titano juostelės, lakštai ir plokštės), ASTM F136 (chirurginiai implantai Ti6Al4V ELI), ASTM F1472 (chirurginiai implantai Ti6Al4V).
• ISO standartai: ISO 5832-2 (nelegiruoto titano implantai), ISO 5832-3 (Ti6Al4V lydinio implantai), ISO 9001 (kokybės vadybos sistemos), ISO 13485 (medicinos prietaisų kokybės valdymas).
• SAE standartai: SAE AMS 4911 (atkaitintas Ti6Al4V lakštas / juosta / plokštė).
• Sertifikatai: AS9100 (aviacijos, kosmoso ir gynybos kokybės valdymas) yra labai svarbus aviacijos ir kosmoso komponentams.

HLW teikiamos titano lydinių CNC apdirbimo paslaugos

HLW siūlo visapusiškas titano lydinių CNC apdirbimo paslaugas, pasitelkdama moderniausią įrangą (3 ir 5 ašių CNC frezavimą, tekinimą, gręžimą, ištekinimą) ir kompetenciją, kad pagamintų aukštos kokybės detales per trumpą laiką (paprastai per mažiau nei 10 dienų). Mūsų galimybės apima:

• 1-5, 7, 11, 12, 23 klasių ir kitų lydinių titano apdirbimas pagal užsakymą.
• DFM grįžtamasis ryšys (tiesioginis dirbtinis intelektas ir žmogus), kad optimizuotumėte detalių dizainą, atsižvelgiant į jų tinkamumą gamybai, sąnaudas ir kokybę.
• Įvairios paviršiaus apdailos galimybės, atitinkančios funkcinius ir estetinius reikalavimus.
• Atitiktis pramonės standartams (ASTM, ISO, SAE) ir sertifikatams (ISO 9001, AS9100, ISO 13485) svarbiausioms programoms.
• Konkurencinga kaina ir lankstūs gamybos pajėgumai, leidžiantys atlikti mažos apimties užsakymus ir sudėtingos geometrijos gaminius su mažomis tolerancijomis (±0,125 mm / ±0,005″).

Norėdami pradėti, įkelkite savo CAD (.STL) failą į HLW platformą ir iš karto gaukite pasiūlymą. Jei norite gauti užklausą, susisiekite su mumis el. paštu 18664342076 arba info@helanwangsf.com. HLW yra įsipareigojusi padėti jums įveikti titano CNC apdirbimo iššūkius ir pasiekti išskirtinių rezultatų įgyvendinant sudėtingiausius projektus.