Wat zijn de titaniumeigenschappen die de bewerkbaarheid beïnvloeden?
Titanium staat bekend om zijn ongebruikelijke eigenschappen, die een aanzienlijke invloed hebben op de bewerkbaarheid. Inzicht in deze eigenschappen is essentieel voor een effectieve bewerking. Hier volgt een overzicht van het bewerken van titanium, met problemen en aanbevolen werkwijzen.
Lage thermische geleidbaarheid
Titanium heeft een zeer laag warmtegeleidingsvermogen, wat betekent dat de warmte die tijdens het snijden ontstaat niet efficiënt wordt afgevoerd. In plaats daarvan concentreert de warmte zich bij de snijkant, wat resulteert in bewerkingstemperaturen van meer dan 2.000°F (1.093°C). Deze hitte kan de slijtage van het gereedschap versnellen en mogelijk de snijkant vervormen.
Hoge chemische reactiviteit
Titanium is chemisch reactief, vooral bij hoge temperaturen, wat kan leiden tot vreten en lassen tussen het materiaal en het snijgereedschap. Dit contact kan leiden tot voortijdig falen van het gereedschap en afschilferen.
Hoge hardheid
Veel titaanlegeringen, zoals Ti-6Al-4V, hebben een hoge hardheid (tot 40 HRC), waardoor ze moeilijker te bewerken zijn dan zuivere titaankwaliteiten. De hardheid neemt toe met werkharding tijdens het bewerken, wat het snijproces bemoeilijkt.
Lage elasticiteitsmodulus
De lagere elasticiteitsmodulus van titanium draagt bij aan de flexibiliteit of “veerkracht”, waardoor het doorbuigt onder druk bij het snijden. Als er niet voldoende ondersteuning en stijfheid is, kan dit gedrag trillingen en bewerkingsfouten veroorzaken.
Wat zijn de verschillende methoden om titanium te snijden?
Het snijden van titanium, dat bekend staat om zijn hoge sterkte-gewichtsverhouding en corrosiebestendigheid, vormt een aparte uitdaging vanwege zijn hardheid en lage thermische geleidbaarheid. Het kiezen van de juiste snijprocedure is cruciaal om precisie te bereiken en de integriteit van het materiaal te behouden. Hieronder staan verschillende succesvolle snijprocessen voor titanium.
Handmatig snijden
Kapzagen, scharen en ander handgereedschap kunnen handig zijn voor kleine klusjes. Omdat titanium zo hard is, is deze methode niet zo goed voor grotere klussen omdat het veel werk en tijd kost. Als je met de hand zaagt, kun je gereedschap met hardmetalen punten gebruiken om de klus sneller te klaren.
Zagen
Het gebruik van bandzagen met hardmetalen zaagbladen maakt nauwkeurige zaagsneden mogelijk. Om oververhitting en slijtage van het gereedschap te voorkomen, moet de zaagsnelheid gematigd worden gehouden en moeten adequate koelmiddelen worden gebruikt.
lasersnijden
Lasersnijden biedt een uitstekende nauwkeurigheid en is perfect voor ingewikkelde vormen. Het creëert weinig warmte-beïnvloede zones terwijl de eigenschappen van het materiaal behouden blijven. Het is echter niet altijd geschikt voor het snijden van grotere stukken titanium.
Plasmasnijden.
Dit proces smelt en verwijdert materiaal door gebruik te maken van een geïoniseerde plasmastraal met hoge snelheid. Het is nuttig voor het snijden van dikkere titaniumplaten, maar kan een grotere warmte-beïnvloede zone produceren dan lasersnijden.
Waterstraalsnijden
Waterstraalsnijden, waarbij gebruik wordt gemaakt van een waterstraal onder hoge druk in combinatie met abrasieve deeltjes, is een koude procedure die door warmte aangetaste zones verwijdert. Het is geschikt voor het snijden van grote titanium onderdelen met behoud van de structurele integriteit van het materiaal.
Frezen en draaien
Titanium kan worden gesneden met CNC frees- en draaimachines, die vooral handig zijn voor gecompliceerde vormen. Het gebruik van hardmetalen gereedschap met geschikte coatings, zoals titaanaluminiumnitride (TiAlN), kan de levensduur en prestaties van het gereedschap verbeteren. Houd de snijsnelheden laag en de voedingen hoog om warmteophoping te verminderen.
Koud zagen
Koudzagen zagen metaal met behulp van een cirkelzaagblad, waarbij de warmte die vrijkomt tijdens het zagen overgedragen wordt op de spaanders die geproduceerd worden door het zaagblad, waardoor zowel het zaagblad als het materiaal dat gezaagd wordt koud blijven. Deze aanpak is goed voor het zagen van titanium en vermindert de door warmte veroorzaakte vervorming.（Wikipedia）
Ultrasoonbewerking
Om titanium te snijden maakt deze nieuwe techniek gebruik van ultrasone trillingen en een slijtende slurry. Het is geschikt voor het snijden van gecompliceerde vormen en moeilijk te bewerken titaniumlegeringen.
Draadvonkmachinesnijden
Wire Electrical Discharge Machining (EDM) is een techniek om titanium te snijden met behulp van een dunne, elektrisch geleidende draad. Het is uiterst nauwkeurig en kan strakke toleranties aanhouden, waardoor het perfect is voor complexe producten.
Tips voor succesvol titanium snijden
Bij het snijden van titanium is het essentieel dat je je concentreert op de volgende vier belangrijke werkwijzen voor optimale resultaten.
Kies het juiste snijgereedschap
Gebruik titaniumspecifiek gereedschap, zoals gereedschap gemaakt van hardmetaal of hogesnelheidsstaal met een coating van titaniumaluminiumnitride (TiAlN). Deze materialen zijn bestand tegen de hoge temperaturen en spanningen die komen kijken bij het snijden van titanium.
Snijparameters optimaliseren
Handhaaf gematigde snijsnelheden en hoge voedingssnelheden om warmteaccumulatie en werkharding te voorkomen. Voor voorbewerkingen wordt een snijsnelheid van 60 m/min aanbevolen.
Zorg voor voldoende koeling
Gebruik koelmiddel onder hoge druk om de warmte effectief af te voeren en spanen af te voeren. Deze methode verlaagt het risico op gereedschapsslijtage en materiaalschade.
Stijfheid en stabiliteit behouden
Zet het werkstuk goed vast en gebruik stevige machineconfiguraties om trillingen te verminderen, die kunnen leiden tot het klapperen van het gereedschap en een slechte gladheid van het oppervlak. Kortere snijgereedschappen kunnen ook helpen om doorbuiging te verminderen.
FAQS
Is titanium moeilijk te snijden?
Ja, titanium wordt vaak beschouwd als moeilijk te snijden door verschillende intrinsieke eigenschappen en problemen die met het materiaal te maken hebben. Met het juiste gereedschap en de juiste bewerkingsmethode kan titanium echter gemakkelijk worden gesneden.
Welk materiaal gereedschap is het beste voor het snijden van titanium?
Gereedschappen met hardmetalen punten zijn ideaal voor het snijden van titanium vanwege hun hardheid en hittebestendigheid. Gereedschappen met een diamantcoating zijn erg nuttig, vooral voor nauwkeurig snijden.
Kan titanium handmatig worden gesneden?
Handmatig snijden is mogelijk, maar kost veel tijd vanwege de hardheid van titanium. Messen met hardmetalen punten en koelmiddelen kunnen de efficiëntie verhogen.
Heeft het snijden van titanium invloed op de eigenschappen?
Verkeerd snijden kan leiden tot werkharding en restspanningen, die de mechanische eigenschappen kunnen verzwakken. Door de juiste snijmethodes en instellingen te gebruiken, blijft het materiaal zuiver.
Conclusie
Om goed te worden in het snijden van titanium, moet je weten hoe het werkt en hoe je het juiste gereedschap gebruikt. Je kunt problemen omzeilen en ervoor zorgen dat je titanium projecten van hoge kwaliteit zijn door het juiste gereedschap te kiezen, de snij-instellingen fijn af te stellen en ervoor te zorgen dat ze goed afkoelen.
