Jaké vlastnosti titanu ovlivňují jeho obrobitelnost?
Titan je známý svými neobvyklými vlastnostmi, které mají značný vliv na obrobitelnost. Pochopení těchto vlastností je pro efektivní obrábění klíčové. Zde je přehled obrábění titanu, který zahrnuje problémy a doporučené postupy.
Nízká tepelná vodivost
Titan má velmi nízkou tepelnou vodivost, což znamená, že teplo vznikající při řezání se účinně neodvádí. Místo toho se koncentruje v blízkosti řezné hrany, což vede k teplotám při obrábění vyšším než 1 093 °C (2 000 °F).Toto teplo může urychlit opotřebení nástroje a případně deformovat řeznou hranu.
Vysoká chemická reaktivita
Titan je chemicky reaktivní, zejména při vysokých teplotách, což může způsobit zadírání a svařování materiálu a řezného nástroje. Tento kontakt může způsobit předčasné selhání nástroje a odštípnutí.
Vysoká tvrdost
Mnohé titanové slitiny, jako například Ti-6Al-4V, mají vysokou tvrdost (až 40 HRC), což je činí obtížněji zpracovatelnými než čisté titanové třídy.Tvrdost se zvyšuje s kalením během obrábění, což komplikuje řezný proces.
Nízký modul pružnosti
Nižší modul pružnosti titanu přispívá k jeho ohebnosti neboli „pružnosti“, která způsobuje, že se při řezných tlacích prohýbá. Pokud není zajištěna dostatečná podpora a tuhost, může toto chování způsobovat vibrace a chyby při obrábění.
Jaké jsou různé metody řezání titanu?
Řezání titanu, který je známý svým vysokým poměrem pevnosti k hmotnosti a odolností proti korozi, představuje vzhledem k jeho tvrdosti a nízké tepelné vodivosti značnou výzvu. Volba správného postupu řezání je rozhodující pro dosažení přesnosti a zachování integrity materiálu. Níže jsou uvedeny různé úspěšné postupy řezání titanu.
Ruční řezání
Pro drobné práce se mohou hodit pilky na železo, nůžky a další ruční nářadí. Protože je titan velmi tvrdý, není tato metoda tak vhodná pro větší práce, protože vyžaduje hodně práce a času. Při ručním řezání lze práci urychlit použitím nástrojů s karbidovými hroty.
Řezání pilou
Použití pásových pil s pilovými listy s tvrdokovovými hroty umožňuje přesné řezy. Abyste zabránili přehřátí a opotřebení nástroje, udržujte řeznou rychlost na mírné úrovni a používejte odpovídající chladicí kapaliny.
Laserové řezání
Laserové řezání zajišťuje vynikající přesnost a je ideální pro složité formy. Vytváří málo tepelně ovlivněných zón při zachování vlastností materiálu. Nemusí však být vhodné pro řezání větších kusů titanu.
Plazmové řezání.
Tento proces taví a odstraňuje materiál pomocí vysokorychlostního proudu ionizovaného plazmatu. Je užitečný pro řezání silnějších titanových plechů, ale může vytvářet větší tepelně ovlivněnou zónu než řezání laserem.
Řezání vodním paprskem
Řezání vodním paprskem, které využívá vysokotlaký proud vody v kombinaci s abrazivními částicemi, je studený postup, který odstraňuje tepelně ovlivněné zóny. Je vhodné pro řezání velkých titanových dílů při zachování strukturální integrity materiálu.
Frézování a soustružení
Titan lze řezat pomocí CNC frézovacích a soustružnických zařízení, která jsou obzvláště užitečná pro komplikované tvary. Použití nástrojů z tvrdokovu s vhodnými povlaky, jako je nitrid titaničitý (TiAlN), může zvýšit životnost a výkonnost nástroje. Pro snížení akumulace tepla udržujte nízké řezné rychlosti a vysoké posuvy.
Řezání za studena
Pily za studena řežou kov pomocí kotoučové pily, přičemž teplo vznikající při řezání se přenáší do třísek vytvářených pilovým kotoučem, takže kotouč i řezaný materiál zůstávají chladné. Tento přístup je vhodný pro řezání titanu a zároveň snižuje deformace způsobené teplem.（Wikipedia）
Ultrazvukové obrábění
Tato nová technika využívá k řezání titanu ultrazvukové vibrace a abrazivní suspenzi. Je vhodná pro řezání složitých tvarů a obtížně obrobitelných titanových slitin.
Drátové elektroerozivní řezání
Elektroerozivní obrábění (EDM) je technika řezání titanu pomocí tenkého elektricky vodivého drátu. Je mimořádně přesná a dokáže udržet úzké tolerance, takže je ideální pro složité výrobky.
Tipy pro úspěšné řezání titanu
Při řezání titanu je pro dosažení optimálních výsledků nezbytné zaměřit se na následující čtyři klíčové postupy.
Vyberte vhodné řezné nástroje
Používejte nástroje určené pro titan, například nástroje z karbidu nebo rychlořezné oceli potažené nitridem titanu a hliníku (TiAlN). Tyto materiály snesou vysoké teploty a namáhání při řezání titanu.
Optimalizace řezných parametrů
Udržujte mírné řezné rychlosti a vysoké posuvy, abyste omezili akumulaci tepla a kalení. Pro hrubovací operace se doporučuje řezná rychlost 60 m/min.
Zajištění dostatečného chlazení
Používejte vysokotlakou chladicí kapalinu, která účinně rozptyluje teplo a umožňuje odvod třísek. Tato metoda snižuje nebezpečí opotřebení nástroje a poškození materiálu.
Zachování pevnosti a stability
Obrobek pevně zajistěte a použijte pevné konfigurace stroje, abyste omezili vibrace, které mohou způsobit chvění nástroje a špatnou hladkost povrchu. Kratší řezné nástroje mohou také pomoci snížit průhyb.
ČASTO KLADENÉ DOTAZY
Je titan obtížné řezat?
Ano, titan je často považován za těžko řezatelný kvůli různým vnitřním vlastnostem a problémům spojeným s materiálem. Se správným obráběcím nástrojem a přístupem k obrábění však lze titan snadno řezat.
Jaké nástroje z jakého materiálu jsou nejlepší pro řezání titanu?
Nástroje s karbidovými břity jsou ideální pro řezání titanu díky své tvrdosti a tepelné odolnosti. Nástroje s diamantovým povlakem jsou velmi užitečné, zejména pro přesné řezání.
Může se titan řezat ručně?
Ruční řezání je možné, ale vzhledem k tvrdosti titanu je časově náročné. Efektivitu mohou zvýšit břity s karbidovými hroty a chladicí kapaliny.
Má řezání titanu vliv na jeho vlastnosti?
Špatné řezání může způsobit ztvrdnutí materiálu a zbytková napětí, která mohou oslabit jeho mechanické vlastnosti. Použití správných metod a nastavení řezání pomáhá zachovat čistotu materiálu.
Závěr
Abyste mohli dobře řezat titan, musíte vědět, jak funguje, a používat správné nástroje. Problémy můžete obejít a zajistit, aby vaše titanové projekty byly kvalitní, výběrem správných nástrojů, vyladěním nastavení řezání a zajištěním jejich správného chlazení.
