Titanyum Alaşımlarının CNC İşlenmesi

Titanyum alaşımları, olağanüstü özelliklerinin birleşimi sayesinde “uzay çağı metalleri” olarak ün kazanmış ve çeşitli endüstrilerdeki yüksek performanslı uygulamalarda vazgeçilmez hale gelmiştir. Benzersiz özellikleri önemli avantajlar sunarken, CNC işleme konusunda özel bilgi, teknik ve ekipman gerektiren belirgin zorluklar da ortaya çıkarmaktadır. Bu makale, titanyum alaşımları için CNC işlemeye ilişkin kapsamlı bir genel bakış sunarak, bunların temel özelliklerini, yaygın kalitelerini, işleme zorluklarını, en iyi uygulamaları, uygulamaları ve ilgili hususları ele almaktadır.

Titanyum Alaşımlarının Temel Özellikleri ve Avantajları

Titanyum alaşımları, kritik uygulamalar için son derece aranan bir dizi üstün özelliği ile öne çıkmaktadır:

• Olağanüstü Mukavemet-Ağırlık OranıTitanyum parçalar, belirli çeliklerin gerilme mukavemetine rakip olurken, ağırlıkları yaklaşık yarısı kadardır — sadece 40% daha ağırdır. alüminyum ve çelikten 40% daha hafiftir, bu da onları yapısal bütünlüğü bozmadan ağırlık azaltmanın çok önemli olduğu endüstriler için ideal hale getirir.
• Üstün Korozyon Direnci: Titanyum, havaya maruz kaldığında kendi kendini onarabilen koruyucu bir oksit tabakası oluşturur ve bu sayede deniz suyu, kimyasallar ve zorlu ortamların neden olduğu korozyona karşı direnç gösterir. Bu özelliği, titanyumu denizcilik, kimyasal işleme ve açık deniz uygulamaları için en iyi seçenek haline getirir.
• Biyouyumluluk: Toksik olmayan ve insan dokusuyla uyumlu olan titanyum alaşımları, kemik ile implantlar arasındaki bağlantıyı sağlayan osseointegrasyonu destekler, bu nedenle tıbbi ve dişçilik cihazlarında yaygın olarak kullanılır.
• Yüksek Sıcaklık Dayanıklılığı: Yüksek erime noktasına sahip titanyum, aşırı sıcaklık koşullarında bile mukavemetini ve stabilitesini korur, jet motorları, roket bileşenleri ve yüksek ısıya maruz kalan endüstriyel ekipmanlar için uygundur.
• Geri dönüştürülebilirlikTitanyum tamamen geri dönüştürülebilir olup, temel özelliklerini korurken sürdürülebilir üretim uygulamalarıyla uyumludur.

CNC İşleme için Yaygın Titanyum Kaliteleri

Titanyum, ticari olarak saf titanyum (Sınıf 1–4) ve titanyum alaşımları (Sınıf 5 ve üzeri) dahil olmak üzere yaklaşık 40 ASTM sınıfında mevcuttur ve her biri belirli uygulamalara göre uyarlanmıştır:

• 1. Sınıf (Ticari Olarak Saf, Düşük Oksijen İçeriği): Diğer kalitelerden daha az mukavemetli olmasına rağmen, mükemmel korozyon direnci, yüksek darbe dayanımı ve kolay işlenebilirlik sunar. Uygulamaları arasında kimyasal işleme, ısı eşanjörleri, tuzdan arındırma sistemleri, otomotiv parçaları, uçak gövdeleri ve tıbbi cihazlar bulunur.
• 2. Sınıf (Ticari Olarak Saf, Standart Oksijen İçeriği): 1. sınıfdan daha güçlü, yüksek korozyon direnci, iyi süneklik, şekillendirilebilirlik, kaynaklanabilirlik ve işlenebilirlik özelliklerine sahiptir. Uçak gövdeleri, uçak motorları, hidrokarbon işleme, denizcilik ekipmanları, tıbbi cihazlar ve klorat üretiminde kullanılır.
• Sınıf 3 (Ticari Olarak Saf, Orta Oksijen İçeriği): 1. ve 2. sınıflar kadar kolay şekillendirilemez, ancak yüksek mukavemet ve korozyon direncine sahiptir ve işlenebilirliği iyidir. Havacılık, denizcilik ve tıp alanlarında yaygın olarak kullanılır.
• 4. Sınıf (Ticari Olarak Saf, Yüksek Oksijen İçeriği): Saf titanyum sınıfları arasında en güçlü olanıdır ve mükemmel korozyon direncine sahiptir. İşlenebilirliği zor olduğu için yüksek besleme hızları, düşük hızlar ve yüksek soğutma sıvısı akışı gerektirir. Uygulama alanları arasında kriyojenik kaplar, ısı eşanjörleri, hidrolik sistemler, uçak gövdeleri, cerrahi donanımlar ve denizcilik ekipmanları bulunur.
• Sınıf 5 (Ti6Al4V): En yaygın kullanılan titanyum alaşımı (küresel titanyum tüketiminin yaklaşık yarısını oluşturur), 6% alüminyum ve 4% vanadyum ile alaşımlıdır. Yüksek korozyon direnci ve mükemmel şekillendirilebilirlik arasında denge sağlar, ancak işlenebilirliği zayıftır. Uçak gövdesi yapıları, uçak motorları, enerji üretimi, tıbbi cihazlar, denizcilik/açık deniz ekipmanları ve hidrolik sistemler için idealdir.
• 6. sınıf (Ti5Al-2,5Sn): Titanyum alaşımları için orta düzeyde mukavemet ile yüksek sıcaklıklarda iyi kaynaklanabilirlik, stabilite ve mukavemet özelliklerine sahiptir. Roketler, uçak gövdeleri, jet motorları ve uzay araçları için sıvı gaz/itici yakıt muhafazasında kullanılır.
• 7. sınıf (Ti-0,15Pd): Genellikle saf olarak kabul edilir, ancak az miktarda paladyum içerir, üstün korozyon direnci, mükemmel kaynaklanabilirlik ve şekillendirilebilirlik sunar (diğer alaşımlara göre daha düşük mukavemetli olmasına rağmen). Kimyasal işleme ve üretim ekipmanı parçalarında kullanılır.
• 11. sınıf (Ti-0,15Pd): 7. sınıfla benzer, mükemmel korozyon direnci, süneklik ve şekillendirilebilirliğe sahip ancak mukavemeti daha düşüktür. Tuzdan arındırma, denizcilik ve klorat üretim uygulamalarında kullanılır.
• 12. sınıf (Ti0,3Mo0,8Ni): Yüksek sıcaklıklarda yüksek mukavemet, mükemmel kaynaklanabilirlik ve korozyon direnci sağlar, ancak diğer alaşımlara göre daha pahalıdır. Hidrometalurjik uygulamalar, uçak/denizcilik bileşenleri ve ısı eşanjörleri için uygundur.
• Sınıf 23 (Ti6Al4V-ELI): Mükemmel şekillendirilebilirlik, süneklik, makul kırılma tokluğu ve ideal biyouyumluluk sunar, ancak işlenebilirliği zayıftır. Genellikle ortodontik cihazlarda, ortopedik pimlerde/vidalarda, cerrahi zımbalarda ve ortopedik kablolarda kullanılır.

Titanyum Alaşımlarının CNC İşlemesinde Karşılaşılan Zorluklar

Avantajlarına rağmen, titanyum alaşımları özel yaklaşımlar gerektiren benzersiz zorluklar ortaya çıkarır:

• Düşük Isı İletkenliği: Titanyum ısıyı yavaşça dağıtır, bu da işleme sırasında lokalize ısı birikimine yol açar. Bu sadece takım aşınmasını hızlandırmakla kalmaz, aynı zamanda iş parçasının bozulması, işleme sertleşmesi ve hatta yangın tehlikesi risklerini de beraberinde getirir.
• Sertleşme Eğilimi: Malzeme kesme kuvvetlerine maruz kaldığında hızla sertleşir, bu da sonraki kesimleri zorlaştırır ve takımın gerilmesini artırır.
• Esneklik ve Titreşim: Titanyumun mukavemeti, işleme sırasında titreşimlere (titreme) neden olabilecek esnekliğini gölgeler. Bu durum, hassasiyeti korumak için sağlam iş parçası tutma sistemleri ve kararlı işleme kurulumları gerektirir.
• Aşınma ve Birikmiş Kenar (BUE): Titanyumun “yapışkan” yapısı, özellikle ticari olarak saf kalitelerde, kesici aletlere yapışmasına neden olarak BUE ve aşınmaya yol açar. Bu durum kesme performansını bozar, alet ömrünü kısaltır ve yüzey kalitesini olumsuz etkiler.
• Alet AşınmasıTitanyumun sertliği ve aşındırıcılığı, takımların daha hızlı aşınmasına neden olur ve dayanıklı takım malzemeleri ve kaplamaları gerektirir.

İşleme Süreçleri, İpuçları ve Teknikler

Bu zorlukların üstesinden gelmek ve yüksek kaliteli sonuçlar elde etmek için aşağıdaki en iyi uygulamalar çok önemlidir:

Alet Seçimi ve Kaplama

• 600℃'ye kadar sertliği koruyabilen, tungsten, karbon ve vanadyum kombinasyonları ile dayanıklı karbür veya kaplamalı yüksek hız çeliğinden (HSS) yapılmış kesici aletler kullanın.
• Titanyum işleme için tasarlanmış Titanyum Alüminyum Nitrür (TiAlN), Alüminyum Titanyum Nitrür (AlTiN Nano) veya Titanyum Karbonitrür (TiCN) gibi takım kaplamalarını tercih edin. Bu kaplamalar yüksek sıcaklıklarda koruyucu bir oksit tabakası oluşturur, ısı transferini azaltır, kayganlığı artırır ve aşınmayı önler. HLW'nin HVTI End Mill (Yüksek Verimli Frezeleme için optimize edilmiş) ve Aplus kaplaması, takım ömrünü ve performansını artırmak için mükemmel seçimlerdir.

İş parçası tutma ve stabilite

• İş parçasının sapmasını ve titreşimini en aza indirmek için sağlam ve güvenli iş parçası tutma sistemleri kullanın. Kesintili kesimlerden kaçının ve iş parçasıyla temas halindeyken aleti sürekli hareket halinde tutun. Delinmiş deliklerde beklemek veya profilli duvarların yakınında durmak aşırı ısınmaya ve alet aşınmasına neden olur.
• Daha büyük bir çekirdek çaplı uç freze kullanın, iş mili ucu ile takım ucu arasındaki çıkıntıyı en aza indirin ve titreşimi azaltmak için sabit ilerleme ve hızları koruyun.

Soğutma ve Yağlama

• Isıyı dağıtmak, talaşları temizlemek ve BUE ve aşınmayı önlemek için yüksek basınçlı, bol miktarda, mükemmel yağlama ve soğutma özelliklerine sahip soğutucu sıvı (örneğin, emülsiyon bazlı soğutucu sıvılar) kullanın. En iyi sonuç için soğutucu sıvı akışını doğrudan kesme yüzeyine yönlendirin.

İşleme Stratejileri ve Parametreleri

• İş parçasına ısı transferini azaltmak için (geleneksel frezeleme yerine) tırmanma frezelemeyi benimseyin. Tırmanma frezeleme, kalın ve ince başlayan talaşlar üretir, talaşlara ısı dağılımını teşvik eder ve daha temiz bir kesme sağlar.
• Isı birikimini ve iş sertleşmesini en aza indirmek için daha düşük kesme hızları (genellikle dakikada 18–30 metre / dakikada 60–100 fit) ile daha yüksek ilerleme hızları ve daha büyük talaş yükleri kullanın. Hızları titanyum kalitesi, takımlar ve makine sertliğine göre ayarlayın.
• Giriş ve çıkış kesimleri için, aleti malzemeye nazikçe eğin veya baskıları kademeli olarak artırmak/azaltmak için pahlar kullanın, böylece alet şokunu ve malzeme yırtılmasını azaltın.
• Daha küçük çaplı aletler kullanarak hava ve soğutucuya maruz kalma süresini artırın, böylece kesme kenarı kesimler arasında soğuyabilir.
• Parça tasarımında karmaşık geometrileri basitleştirin (örneğin, daha büyük yarıçaplar, tek tip duvar kalınlığı, derin ceplerin önlenmesi) işlemeyi kolaylaştırmak ve takım stresini azaltmak için.

Parça Tasarımında Dikkat Edilmesi Gerekenler

• Hassas parça tasarımı ve takım yolu oluşturma için CAD/CAM yazılımı (örneğin, ANSYS gibi simülasyon araçlarıyla birlikte) kullanın. İyi tasarlanmış fikstürler ve jigler, stabilite ve doğruluğu korumak için çok önemlidir.
• Üretilebilirlik için Tasarım (DFM) ilkelerini dahil edin—HLW, verimlilik, kalite ve maliyet etkinliği açısından parça tasarımlarını optimize etmek için DFM geri bildirimi (hem AI destekli hem de insan destekli) sağlar.

CNC ile İşlenmiş Titanyum Parçaların Uygulamaları

CNC ile işlenmiş titanyum parçalar, çok sayıda yüksek talep gören endüstrinin ayrılmaz bir parçasıdır:

• Havacılık ve Uzay: Uçak koltuk bileşenleri, şaftlar, türbin parçaları, valfler, oksijen üretim sistemleri, uçak gövdeleri ve roket bileşenlerinde kullanılan titanyumun başlıca tüketicisi. Düşük ağırlığı ve yüksek ısı direnci, yakıt verimliliği ve süpersonik hızlarda performans sağlar.
• Tıbbi ve Diş: Biyouyumlu titanyum alaşımları kalça/diz/dirsek/omuz eklem protezlerinde, kemik/diş/kafatası vidalarında, omurga sabitleme çubuklarında, femur başı implantlarında, ortopedik pimlerde, cerrahi zımbalarda ve diş kronlarında/köprülerinde/implantlarında kullanılır.
• Askeriye ve Savunma: Askeri havacılık, füzeler, topçu silahları, denizaltılar, kara araçları (balistik direnç için) ve denizcilik ekipmanlarında kullanılır.
• Denizcilik/Donanma: Korozyon direnci ve hafiflik özelliklerinden yararlanarak deniz suyu arıtma pervane şaftları, deniz altı kaynak çıkarma ekipmanları, donanım, su altı robotları, deniz ısı eşanjörleri, pervaneler ve boru sistemleri için uygundur.
• Otomotiv: Ağırlık ve yakıt tüketimini azaltmak için kullanılır; valfler, valf yayları, motor piston pimleri, tutucular ve fren kaliperi pistonlarında uygulanır.
• Tüketim Malları: Hafifliği ve çekici görünümü nedeniyle spor ekipmanlarında (golf sopaları, bisiklet çerçeveleri, beyzbol sopaları, tenis raketleri, kamp malzemeleri) ve mücevherlerde (saatler, gözlük çerçeveleri, alyanslar, kolyeler) kullanılır.
• Kimyasal İşleme: Korozyon direnci nedeniyle ısı eşanjörlerinde, tuzdan arındırma sistemlerinde ve üretim ekipmanı parçalarında kullanılır.

Yüzey İşleme Seçenekleri

Yüzey kaplama, CNC ile işlenmiş titanyum parçaların işlevselliğini, dayanıklılığını ve estetiğini artırır:

• Eloksal: Korozyon direncini artıran, ağırlık artışını en aza indiren, sürtünmeyi azaltan ve görünümü iyileştiren yaygın bir seçimdir.
• Mekanik Son İşlemler: Yüzey pürüzlülüğünü azaltmak ve istenen dokuları elde etmek için parlatma, bilye püskürtme ve fırçalama.
• Kaplamalar: Gelişmiş koruma ve performans için PVD kaplama, toz kaplama, krom kaplama ve elektroforez.
• Diğer Tedaviler: Estetik özelleştirme için boyama. HLW, boncuk püskürtme, toz kaplama, pürüzsüz işleme ve parlatma dahil olmak üzere 6 adede kadar son işlem seçeneği sunar.

Ekonomik Hususlar

Titanyumun yüksek maliyeti (sıkı kalite standartları ve artan talep nedeniyle) stratejik maliyet optimizasyonu gerektirir:

• Kritik olmayan uygulamalar için titanyum fiyatlarını alternatiflerle (örneğin çelik, alüminyum) karşılaştırın.
• Alet ömrünü, işleme süresini ve malzeme kullanımını optimize ederek israfı azaltın.
• Aletler, soğutma sıvısı, işçilik, enerji ve atık yönetimi ile ilgili maliyetleri takip edin ve en aza indirin.
• Titanyumun uzun ömürlülüğünü ve dayanıklılığını kullanarak uzun vadede maliyet tasarrufu sağlayın. HLW'nin 1.600'den fazla freze ve torna tezgahından oluşan ağı, hem düşük hacimli hem de karmaşık siparişler için rekabetçi fiyatlandırma ve verimli üretim sağlar.

Güvenlik Önlemleri ve Endüstri Standartları

Güvenlik Uygulamaları

• Uçan enkaz, soğutucu ve yangın tehlikelerinden kaynaklanan riskleri azaltmak için kişisel koruyucu ekipman (KKD) giyin.
• Titanyum malzemeler, soğutucular ve talaşlar için uygun kullanım ve saklama prosedürlerini izleyin.
• Aşırı ısı yangın riski oluşturabileceğinden, yangın önleme tedbirleri ve acil durum müdahale planları uygulayın.
• Makine bakımını düzenli olarak yapın ve operatörlere güvenli işleme uygulamaları konusunda eğitim verin.
• İşyerinde güvenliği ve çevreye uygunluğu sağlamak için titanyum talaşlarını, soğutma sıvısını ve atıkları uygun şekilde bertaraf edin.

Endüstri Standartları ve Sertifikalar

Kalite ve güvenilirliği sağlamak için titanyumun CNC işlenmesi, sıkı endüstri standartlarına ve sertifikalarına uygundur:

• ASTM Standartları: ASTM B265 (titanyum şerit/levha/plaka), ASTM F136 (cerrahi implant Ti6Al4V ELI), ASTM F1472 (cerrahi implant Ti6Al4V).
• ISO Standartları: ISO 5832-2 (alaşımsız titanyum implantlar), ISO 5832-3 (Ti6Al4V alaşımlı implantlar), ISO 9001 (kalite yönetim sistemleri), ISO 13485 (tıbbi cihaz kalite yönetimi).
• SAE Standartları: SAE AMS 4911 (tavlanmış Ti6Al4V sac/şerit/plaka).
• SertifikalarAS9100 (havacılık/uzay/savunma kalite yönetimi) havacılık bileşenleri için çok önemlidir.

HLW'nin Titanyum Alaşımları için CNC İşleme Hizmetleri

HLW, titanyum alaşımları için kapsamlı CNC işleme hizmetleri sunar. En son teknolojiye sahip ekipmanlar (3 eksenli ve 5 eksenli CNC frezeleme, tornalama, delme, delme) ve uzmanlığını kullanarak, hızlı teslimat süreleri (genellikle 10 günün altında) ile yüksek kaliteli parçalar sunar. Yeteneklerimiz şunları içerir:

• Titanyum 1–5, 7, 11, 12, 23 ve diğer alaşımların özel işlenmesi.
• DFM geri bildirimi (anlık AI ve insan) ile parça tasarımlarını üretilebilirlik, maliyet ve kalite açısından optimize edin.
• İşlevsel ve estetik gereksinimleri karşılamak için çeşitli yüzey kaplama seçenekleri.
• Kritik uygulamalar için endüstri standartlarına (ASTM, ISO, SAE) ve sertifikalara (ISO 9001, AS9100, ISO 13485) uygunluk.
• Rekabetçi fiyatlandırma ve esnek üretim kapasitesi, düşük hacimli siparişleri ve sıkı toleranslara sahip karmaşık geometrileri (±0,125 mm / ±0,005″) karşılamak için.

Başlamak için CAD (.STL) dosyanızı HLW platformuna yükleyin ve anında fiyat teklifi alın. Sorularınız için 18664342076 numaralı telefondan veya info@helanwangsf.com adresinden bize ulaşabilirsiniz. HLW, titanyum CNC işleme zorluklarının üstesinden gelmenize yardımcı olmaya ve en zorlu projeleriniz için olağanüstü sonuçlar sunmaya kararlıdır.