Vilka egenskaper hos titan påverkar bearbetbarheten?
Titan är välkänt för sina ovanliga egenskaper, som har en betydande inverkan på bearbetbarheten. Förståelse för dessa egenskaper är avgörande för effektiv bearbetning. Här följer en översikt över titanbearbetning, som omfattar problem och rekommenderade metoder.
Låg värmeledningsförmåga
Titan har en mycket låg värmeledningsförmåga, vilket innebär att värme som skapas under skärning inte avleds effektivt. Istället koncentreras den nära skäreggen, vilket resulterar i bearbetningstemperaturer på mer än 1 093°C. Denna värme kan påskynda verktygsslitage och eventuellt förvränga skäreggen.
Hög kemisk reaktivitet
Titan är kemiskt reaktivt, särskilt vid höga temperaturer, vilket kan orsaka gnissling och svetsning mellan materialet och skärverktyget. Denna kontakt kan orsaka för tidigt verktygsbrott och flisning.
Hög hårdhet
Många titanlegeringar, som Ti-6Al-4V, har höga hårdhetsnivåer (upp till 40 HRC), vilket gör dem svårare att bearbeta än rena titankvaliteter. Hårdheten ökar med arbetshärdning under bearbetningen, vilket komplicerar skärprocessen.
Låg elasticitetsmodul
Titans lägre elasticitetsmodul bidrar till dess flexibilitet, eller ”fjädring”, vilket gör att den kan böjas under skärtryck. Om det inte finns tillräckligt med stöd och styvhet kan detta beteende orsaka vibrationer och fel i bearbetningen.
Vilka är de olika metoderna för att skära titan?
Skärning i titan, som är känt för sitt höga förhållande mellan styrka och vikt och sin korrosionsbeständighet, innebär särskilda utmaningar på grund av dess hårdhet och låga värmeledningsförmåga. Att välja rätt skärprocedur är avgörande för att uppnå precision och bibehålla materialets integritet. Nedan listas olika framgångsrika processer för titanskärning.
Manuell kapning
Bågsågar, saxar och andra handhållna verktyg kan vara användbara för små jobb. Eftersom titan är så hårt är den här metoden inte lika bra för större jobb eftersom det tar mycket arbete och tid. När du skär för hand kan du använda verktyg med hårdmetallspetsar för att få jobbet att gå snabbare.
Sågskärning
Bandsågar med blad med hårdmetallspetsar ger exakta snitt. För att undvika överhettning och verktygsslitage ska du hålla skärhastigheten måttlig och använda lämpliga kylmedel.
Laserskärning
Laserskärning ger utmärkt noggrannhet och är perfekt för komplicerade former. Den skapar få värmepåverkade zoner samtidigt som den behåller materialets egenskaper. Det kanske dock inte är lämpligt för skärning av större titanbitar.
Plasmaskärning.
Denna process smälter och avlägsnar material med hjälp av en höghastighetsstråle av joniserad plasma. Den är användbar för att skära tjockare titanplåtar, men kan ge en större värmepåverkad zon än laserskärning.
Vattenstråleskärning
Vattenskärning, som använder en högtrycksvattenström i kombination med slipande partiklar, är ett kallt förfarande som avlägsnar värmepåverkade zoner. Den lämpar sig för att skära stora titandelar samtidigt som materialets strukturella integritet bevaras.
Fräsning och svarvning
Titan kan bearbetas med CNC-fräs- och svarvutrustning, som är särskilt användbar för komplicerade former. Användning av hårdmetallverktyg med lämpliga beläggningar, t.ex. titanaluminiumnitrid (TiAlN), kan förbättra verktygets livslängd och prestanda. För att minska värmeutvecklingen ska skärhastigheterna vara låga och matningshastigheterna höga.
Kallsågning
Kallsågar skär metall med ett cirkulärt sågblad och överför värmen som genereras av snittet till flisorna som produceras av sågbladet, vilket håller både bladet och materialet som skärs kallt. Detta tillvägagångssätt är bra för att skära titan samtidigt som värmeinducerad deformation minskas.（Wikipedia）
Ultraljudsbearbetning
För att skära i titan använder denna nya teknik ultraljudsvibrationer och en slipande slurry. Den är lämplig för skärning av komplicerade former och titanlegeringar som är svåra att bearbeta.
Tråd-EDM-skärning
Wire Electrical Discharge Machining (EDM) är en teknik för att skära titan med hjälp av en tunn, elektriskt ledande tråd. Tekniken är extremt exakt och kan hålla snäva toleranser, vilket gör den perfekt för komplexa produkter.
Tips för framgångsrik kapning av titan
När du skär i titan är det viktigt att fokusera på följande fyra viktiga metoder för att få optimala resultat.
Välj lämpliga skärverktyg
Använd titanspecifika verktyg, t.ex. sådana som är tillverkade av hårdmetall eller snabbstål belagt med titanaluminiumnitrid (TiAlN). Dessa material klarar de höga temperaturer och påfrestningar som uppstår vid titanbearbetning.
Optimera skärparametrarna
Håll måttliga skärhastigheter och höga matningshastigheter för att minska värmeackumulering och arbetshärdning. För grovbearbetning rekommenderas en skärhastighet på 60 m/min.
Säkerställ tillräcklig kylning
Använd kylvätska under högt tryck för att effektivt sprida värme och möjliggöra spånevakuering. Denna metod minskar risken för verktygsslitage och materialskador.
Behålla styvhet och stabilitet
Spänn fast arbetsstycket ordentligt och använd stabila maskinkonfigurationer för att minska vibrationerna, som kan orsaka verktygsknatter och dålig ytjämnhet. Kortare skärverktyg kan också bidra till att minska avböjningen.
VANLIGA FRÅGOR
Är titan svårt att skära i?
Ja, titan anses ofta vara svårt att skära på grund av olika inneboende egenskaper och problem som är kopplade till materialet. Men med rätt verktygsmaskin och bearbetningsmetod kan titan lätt skäras.
Vilka materialverktyg är bäst för att skära i titan?
Verktyg med hårdmetallspetsar är idealiska för titanbearbetning på grund av deras hårdhet och värmebeständighet. Diamantbelagda verktyg är mycket användbara, särskilt för precisionsskärning.
Kan titan skäras manuellt?
Manuell skärning är möjlig, men det är tidskrävande på grund av titanets hårdhet. Blad med karbidspets och kylmedel kan bidra till att öka effektiviteten.
Påverkar skärning av titan dess egenskaper?
Om du skär fel kan det leda till härdning och kvarvarande spänningar, vilket kan försämra de mekaniska egenskaperna. Genom att använda rätt skärmetoder och inställningar bevaras materialets renhet.
Slutsats
För att bli bra på att skära i titan måste du veta hur det fungerar och hur du använder rätt verktyg. Du kan komma runt problemen och se till att dina titanprojekt håller hög kvalitet genom att välja rätt verktyg, finjustera skärinställningarna och se till att de svalnar ordentligt.
