Какие свойства титана влияют на обрабатываемость?
Титан известен своими необычными характеристиками, которые оказывают значительное влияние на обрабатываемость. Понимание этих особенностей имеет решающее значение для эффективной обработки. Здесь представлен обзор обработки титана, охватывающий проблемы и рекомендуемые методы.
Низкая теплопроводность.
Титан обладает очень низкой теплопроводностью, а это значит, что тепло, образующееся в процессе резки, неэффективно рассеивается. Вместо этого оно концентрируется вблизи режущей кромки, в результате чего температура обработки может превышать 2000°F (1093°C). Это тепло может ускорить износ инструмента и, возможно, деформировать режущую кромку.
Высокая химическая реактивность.
Титан химически реактивен, особенно при высоких температурах, что может привести к задиру и сварке между материалом и режущим инструментом. Такой контакт может привести к преждевременному выходу инструмента из строя и образованию сколов.
Высокая твердость
Многие титановые сплавы, например Ti-6Al-4V, имеют высокую твердость (до 40 HRC), что делает их более сложными для обработки, чем чистый титан. Твердость увеличивается при закалке в процессе обработки, что усложняет процесс резания.
Низкий модуль упругости.
Более низкий модуль упругости титана обусловливает его гибкость или «пружинистость», что приводит к его прогибанию под давлением при резании. Если не обеспечить достаточную поддержку и жесткость, такое поведение может привести к вибрациям и ошибкам при обработке.
Какие существуют различные методы резки титана?
Резка титана, известного своим высоким соотношением прочности и веса и коррозионной стойкостью, сопряжена с определенными трудностями из-за его твердости и низкой теплопроводности. Выбор правильной процедуры резки имеет решающее значение для достижения точности и сохранения целостности материала. Ниже перечислены различные успешные процессы резки титана.
Ручная резка
Ножовки, ножницы и другие ручные инструменты могут пригодиться для небольших работ. Поскольку титан очень твердый, этот метод не так хорош для больших работ, поскольку требует много времени и труда. При ручной резке используйте инструменты с твердосплавными наконечниками, чтобы работа шла быстрее.
Пиление
Использование ленточных пил с твердосплавными полотнами обеспечивает точность распила. Чтобы избежать перегрева и износа инструмента, поддерживайте умеренную скорость резания и используйте соответствующие охлаждающие жидкости.
Лазерная резка
Лазерная резка обеспечивает превосходную точность и идеально подходит для сложных форм. Она создает мало зон термического воздействия, сохраняя характеристики материала. Однако она может не подойти для резки больших титановых изделий.
Плазменная резка.
Этот процесс расплавляет и удаляет материал с помощью высокоскоростной струи ионизированной плазмы. Он полезен для резки более толстых титановых листов, но может создавать большую зону термического воздействия, чем лазерная резка.
Водоструйная резка
Гидроабразивная резка, при которой используется струя воды под высоким давлением в сочетании с абразивными частицами, — это холодная процедура, позволяющая удалить зоны термического воздействия. Она подходит для резки больших титановых деталей, сохраняя при этом структурную целостность материала.
Фрезерная и токарная обработка.
Титан можно резать с помощью фрезерного и токарного оборудования с ЧПУ, которое особенно полезно для сложных форм. Использование твердосплавных инструментов с подходящими покрытиями, например нитридом титана и алюминия (TiAlN), может повысить срок службы и производительность инструмента. Чтобы снизить накопление тепла, поддерживайте низкую скорость резания и высокую скорость подачи.
Холодное пиление
Пилы холодной резки режут металл с помощью пильного диска, передавая тепло, выделяемое при резке, стружке, образующейся на пильном диске, в результате чего и диск, и разрезаемый материал остаются холодными. Такой подход хорошо подходит для резки титана и уменьшает деформацию, вызванную нагревом.（Wikipedia）
Ультразвуковая обработка
Для резки титана в этой новой технологии используются ультразвуковые колебания и абразивная суспензия. Она подходит для резки сложных форм и труднообрабатываемых титановых сплавов.
Резка проволочно-вырезным электродом
Проволочная электроэрозионная обработка (EDM) — это метод резки титана с помощью тонкой электропроводящей проволоки. Она отличается высокой точностью и способностью выдерживать жесткие допуски, что делает ее идеальной для сложных изделий.
Советы для успешной резки титана
Для достижения оптимальных результатов при резке титана необходимо придерживаться следующих четырех основных правил.
Выберите подходящие режущие инструменты.
Используйте инструменты, предназначенные для работы с титаном, например, из твердого сплава или быстрорежущей стали с покрытием из нитрида титана и алюминия (TiAlN). Эти материалы способны выдерживать высокие температуры и нагрузки, возникающие при резке титана.
Оптимизация параметров резки.
Поддерживайте умеренную скорость резания и высокую подачу, чтобы уменьшить накопление тепла и закалку. Для черновой обработки рекомендуется скорость резания 60 м/мин.
Убедитесь в достаточном охлаждении.
Используйте охлаждающую жидкость под высоким давлением, чтобы эффективно рассеять тепло и обеспечить отвод стружки. Этот метод снижает опасность износа инструмента и повреждения материала.
Сохранять жесткость и стабильность.
Плотно закрепите заготовку и используйте прочные конфигурации станка, чтобы уменьшить вибрации, которые могут вызвать дребезг инструмента и плохую гладкость поверхности. Более короткие режущие инструменты также помогут уменьшить прогиб.
ВОПРОСЫ И ОТВЕТЫ
Сложно ли резать титан?
Да, титан часто считается труднообрабатываемым материалом из-за различных присущих ему свойств и проблем, связанных с ним. Однако при правильном выборе станка и подхода к обработке титан легко поддается резке.
Инструменты из какого материала лучше всего подходят для резки титана?
Инструменты с твердосплавными наконечниками идеально подходят для резки титана благодаря своей твердости и термостойкости. Инструменты с алмазным напылением очень полезны, особенно для точной резки.
Можно ли резать титан вручную?
Ручная резка возможна, но она занимает много времени из-за твердости титана. Повысить эффективность можно с помощью лезвий с твердосплавными напайками и охлаждающих жидкостей.
Влияет ли резка титана на его свойства?
Неправильная резка может привести к закалке и остаточным напряжениям, что ослабит механические свойства материала. Использование правильных методов и настроек резки помогает сохранить чистоту материала.
Заключение
Чтобы хорошо резать титан, нужно знать, как он работает и как использовать правильные инструменты. Вы можете обойти проблемы и обеспечить высокое качество своих титановых проектов, выбрав правильные инструменты, точно настроив параметры резки и убедившись, что они правильно охлаждаются.
