Aké sú vlastnosti titánu ovplyvňujúce obrobiteľnosť?
Titán je známy svojimi neobvyklými vlastnosťami, ktoré majú značný vplyv na obrábateľnosť. Pochopenie týchto vlastností je rozhodujúce pre efektívne obrábanie. Tu je prehľad obrábania titánu, ktorý zahŕňa problémy a odporúčané postupy.
Nízka tepelná vodivosť
Titán má veľmi nízku tepelnú vodivosť, čo znamená, že teplo vznikajúce pri rezaní sa neodvádza efektívne. Namiesto toho sa sústreďuje v blízkosti reznej hrany, čo vedie k teplotám pri obrábaní vyšším ako 1 093 °C (2 000 °F).Toto teplo môže urýchliť opotrebovanie nástroja a prípadne deformovať reznú hranu.
Vysoká chemická reaktivita
Titán je chemicky reaktívny, najmä pri vysokých teplotách, čo môže spôsobiť zadieranie a zváranie medzi materiálom a rezným nástrojom. Tento kontakt môže spôsobiť predčasné zlyhanie nástroja a odštiepenie.
Vysoká tvrdosť
Mnohé titánové zliatiny, ako napríklad Ti-6Al-4V, majú vysokú tvrdosť (až 40 HRC), čo sťažuje ich spracovanie v porovnaní s čistými titánovými triedami.Tvrdosť sa zvyšuje s kalením počas obrábania, čo komplikuje proces rezania.
Nízky modul pružnosti
Nižší modul pružnosti titánu prispieva k jeho ohybnosti alebo „pružnosti“, ktorá spôsobuje, že sa pri rezných tlakoch ohýba. Ak nie je zabezpečená dostatočná opora a tuhosť, toto správanie môže spôsobiť vibrácie a chyby pri obrábaní.
Aké sú rôzne metódy rezania titánu?
Rezanie titánu, ktorý je známy svojím vysokým pomerom pevnosti k hmotnosti a odolnosťou voči korózii, predstavuje výraznú výzvu kvôli jeho tvrdosti a nízkej tepelnej vodivosti. Výber správneho postupu rezania je rozhodujúci pre dosiahnutie presnosti a zachovanie integrity materiálu. Nižšie sú uvedené rôzne úspešné postupy rezania titánu.
Ručné rezanie
Píly na železo, nožnice a iné ručné nástroje môžu byť užitočné pri malých prácach. Keďže titán je veľmi tvrdý, táto metóda nie je taká vhodná na väčšie práce, pretože si vyžaduje veľa práce a času. Pri ručnom rezaní môžete použiť nástroje s karbidovými hrotmi, vďaka ktorým pôjde práca rýchlejšie.
Rezanie pílou
Používanie pásových píl s pílovými kotúčmi s tvrdokovovými hrotmi umožňuje presné rezy. Aby ste zabránili prehriatiu a opotrebovaniu nástroja, udržiavajte miernu rýchlosť rezania a používajte vhodné chladiace kvapaliny.
Laserové rezanie
Laserové rezanie poskytuje vynikajúcu presnosť a je ideálne pre komplikované formy. Vytvára málo tepelne ovplyvnených zón pri zachovaní vlastností materiálu. Nemusí však byť vhodné na rezanie väčších kusov titánu.
Plazmové rezanie.
Tento proces taví a odstraňuje materiál pomocou vysokorýchlostného prúdu ionizovanej plazmy. Je užitočný na rezanie hrubších titánových plechov, ale môže vytvárať väčšiu tepelne ovplyvnenú zónu ako rezanie laserom.
Rezanie vodným lúčom
Rezanie vodným lúčom, pri ktorom sa používa vysokotlakový prúd vody v kombinácii s abrazívnymi časticami, je studený postup, ktorý odstraňuje tepelne ovplyvnené zóny. Je vhodné na rezanie veľkých titánových dielov pri zachovaní štrukturálnej integrity materiálu.
Frézovanie a sústruženie
Titán možno rezať pomocou CNC frézovacích a sústružníckych zariadení, ktoré sú obzvlášť užitočné pre komplikované tvary. Používanie karbidových nástrojov s vhodnými povlakmi, ako je nitrid titánu a hliníka (TiAlN), môže zlepšiť životnosť a výkonnosť nástroja. Na zníženie akumulácie tepla udržujte nízke rezné rýchlosti a vysoké posuvy.
Studené rezanie
Píly za studena režú kov pomocou pílového kotúča, pričom teplo vznikajúce pri reze sa prenáša na triesky, ktoré vytvára pílový kotúč, čím sa udržiava chladný kotúč aj rezaný materiál. Tento prístup je vhodný na rezanie titánu a zároveň znižuje deformáciu spôsobenú teplom.（Wikipedia）
Ultrazvukové obrábanie
Táto nová technika využíva na rezanie titánu ultrazvukové vibrácie a abrazívnu suspenziu. Je vhodná na rezanie komplikovaných tvarov a ťažko opracovateľných titánových zliatin.
Drôtové elektroiskrové rezanie
Elektroiskrové obrábanie (EDM) je technika rezania titánu pomocou tenkého elektricky vodivého drôtu. Je mimoriadne presná a dokáže zachovať úzke tolerancie, takže je ideálna pre zložité výrobky.
Tipy na úspešné rezanie titánu
Pri rezaní titánu je pre dosiahnutie optimálnych výsledkov nevyhnutné zamerať sa na nasledujúce štyri kľúčové postupy.
Vyberte vhodné rezné nástroje
Používajte nástroje špecifické pre titán, napríklad nástroje vyrobené z karbidu alebo z rýchloreznej ocele potiahnutej nitridom titánu a hliníka (TiAlN). Tieto materiály vydržia vysoké teploty a namáhanie pri rezaní titánu.
Optimalizácia parametrov rezania
Udržujte mierne rezné rýchlosti a vysoké rýchlosti posuvu, aby ste znížili akumuláciu tepla a kalenie. Pre hrubovacie operácie sa odporúča rezná rýchlosť 60 m/min.
Zabezpečenie primeraného chladenia
Používajte vysokotlakovú chladiacu kvapalinu, aby ste účinne rozptýlili teplo a umožnili odvod triesky. Táto metóda znižuje nebezpečenstvo opotrebovania nástroja a poškodenia materiálu.
Zachovanie pevnosti a stability
Obrobok pevne zaistite a použite pevné konfigurácie stroja, aby ste znížili vibrácie, ktoré môžu spôsobiť chvenie nástroja a zlú hladkosť povrchu. Kratšie rezné nástroje môžu tiež pomôcť pri znižovaní vychýlenia.
FAQS
Je ťažké rezať titán?
Áno, titán sa často považuje za ťažko rezateľný kvôli rôznym vnútorným vlastnostiam a problémom spojeným s materiálom. So správnym obrábacím nástrojom a prístupom k obrábaniu však možno titán ľahko rezať.
Aké nástroje z akého materiálu sú najlepšie na rezanie titánu?
Nástroje s karbidovou špičkou sú ideálne na rezanie titánu vďaka svojej tvrdosti a tepelnej odolnosti. Nástroje s diamantovým povlakom sú veľmi užitočné, najmä na presné rezanie.
Možno titán rezať ručne?
Ručné rezanie je možné, ale vzhľadom na tvrdosť titánu je časovo náročné. Účinnosť môžu zvýšiť čepele s karbidovými hrotmi a chladiace kvapaliny.
Má rezanie titánu vplyv na jeho vlastnosti?
Nesprávne rezanie môže spôsobiť kalenie a zvyškové napätia, ktoré môžu oslabiť mechanické vlastnosti. Používanie správnych metód a nastavení rezania pomáha zachovať čistotu materiálu.
Záver
Ak chcete byť dobrí v rezaní titánu, musíte vedieť, ako funguje a ako používať správne nástroje. Problémy môžete obísť a zabezpečiť vysokú kvalitu svojich titánových projektov výberom správnych nástrojov, vyladením nastavení rezania a správnym chladením.
