Obrábanie titánu. High Tech. Frézovanie austenitickej a duplexnej nehrdzavejúcej ocele

Titán je jedným z najzaujímavejších a najťažších kovov na prácu. Jeho jedinečné vlastnosti sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach. Mechanické spracovanie titánu je v porovnaní s bežnou oceľou viac ako päťkrát ťažšie, preto sa na jeho výrobu používajú špeciálne techniky a zariadenia.

Hlavné problémy, ktoré sa vyskytli pri spracovaní titánu, a prostriedky ich riešenia

Hlavným problémom pri obrábaní titánu je jeho tendencia k zovretiu a priľnutiu k nástroju. Jedným z komplikujúcich faktorov je tiež jeho nízka tepelná vodivosť. Väčšina kovov odoláva taveniu v oveľa menšej miere, preto sa pri kontakte s titánom v ňom rozpúšťajú a vytvárajú zliatiny. To vedie k rýchlemu opotrebovaniu použitého nástroja.

Na zníženie odierania a lepenia a na odstránenie generovaného tepla sa používajú nasledujúce metódy:

• pri rezaní, ako aj pri inom spracovaní titánu sa používajú chladiace kvapaliny;
• ostrenie výrobkov sa vykonáva pomocou nástrojov vyrobených zo zliatin tvrdých kovov;
• spracovanie kovov pomocou rezačiek sa vykonáva pri oveľa nižších rýchlostiach, aby sa zabránilo zbytočnému zahrievaniu.

Účinky lepenia a odierania titánu sú spôsobené jeho vysokým koeficientom trenia, ktorý sa považuje za vážnu nevýhodu tohto kovu. Titánové výrobky sú väčšinou rýchlo náchylné na opotrebenie, preto sa čisté zloženie tohto kovu zriedka používa na výrobu výrobkov, ktoré sa používajú v podmienkach trenia a klzu. Počas trenia sa titán priľne k treniu, čo spôsobí spojovací účinok a zníži rýchlosť pohybu komunikujúcich častí. Metódy, ktoré eliminujú tento negatívny účinok, sú nitridácia a oxidácia titánu.

Nitridácia titánu je technologický proces, ktorý spočíva v zahriatí produktu zo zliatiny titánu na teplotu 850 0 С - 950 0 С a jeho niekoľkodňovom udržiavaní v prostredí čistého plynného dusíka. V dôsledku chemických reakcií, ktoré prebiehajú na povrchoch produktu, sa vytvorí film z nitridu titánu, ktorý má zlatistý odtieň a je tvrdší a tiež odolnejší proti oderu. Výrobky, ktoré prešli takýmto spracovaním, majú zvýšenú odolnosť proti opotrebovaniu a svojimi vlastnosťami nie sú horšie ako výrobky vyrobené z povrchovo tvrdených špeciálnych ocelí.

Oxidácia titánu je rozšírená metóda, ktorá spočíva v zahriatí titánového produktu na 850 0 ° C a jeho prudkom ochladení vo vodnom prostredí, čo spôsobuje tvorbu hustého filmu na povrchu obrobku, ktorý je dobre spojený s hlavnou vrstvou. materiálu. Zároveň sa zvyšuje odolnosť proti oderu a celková pevnosť produktu 15-100 krát.

Niektoré vlastnosti rezania a vŕtania titánu

Krájanie polotovarov je veľmi ťažké technologický postup sprevádzané použitím špeciálnych nástrojov a zariadení. Listy sa strihajú gilotínovými nožnicami a predvalky z dlhých výrobkov sa pília motorovou pílou. Tyče malého priemeru sú rezané pomocou sústruhov.

Frézovanie titánu zostáva najnáročnejšou metódou obrábania titánu. Lepí sa na zuby nástroja (rezačky), čo značne komplikuje prácu s obrobkom. Preto sa pre tento spôsob používajú nástroje vyrobené z tvrdej zliatiny kovov a proces spracovania je sprevádzaný použitím chladiacich mazív a kvapalín s vysokou viskozitou.

Pri vŕtaní je dôležité, aby sa vrtné triesky nehromadili v odvzdušňovacích kanáloch, inak by to mohlo viesť k predčasnému opotrebovaniu a zlomeniu nástroja. Pri vŕtaní sa používajú frézy z rýchloreznej ocele.

Vlastnosti spojenia titánových výrobkov a ich prvkov

Ak titánový výrobok slúži ako konštrukčný prvok, potom je možné diely vyrobené zo zliatin titánu spojiť pomocou nasledujúcich metód:

• zváranie;
• spájkovanie
• mechanické spojenie pomocou nitov
• skrutkové spojenie.

Hlavnou metódou spájania je zváranie, ktoré je bežnou priemyselnou technológiou. Na zaistenie pevnosti zvaru sú prvky spojené v atmosfére inertného plynu alebo v špeciálnych tokoch bez obsahu kyslíka. Aj kvôli tomu je šev chránený pomocou rôznych ochranných prvkov. Interakcia roztaveného titánu s takýmto chemické prvky pretože vodík, kyslík a dusík obsiahnuté vo zmesi vzduchu po zahriatí vedú k rastu kovových zŕn, zmene ich mikroštruktúry a krehkosti zvaru. Zváracie práce sa vykonávajú pri vysokej rýchlosti.

Existuje tiež metóda zvárania v kontrolovanom prostredí, ktorá sa používa pri prácach, ktoré si vyžadujú veľkú zodpovednosť. Ak je potrebné pripojiť prvky malých rozmerov, sú umiestnené v špeciálnych komorách naplnených inertným plynom. V prípade spojenia väčších prvkov sa zváranie vykonáva v špeciálnych hermeticky uzavretých miestnostiach. Zváranie titánu je zodpovedná práca, ktorá je zverená výlučne vyškoleným odborníkom s potrebnými praktickými skúsenosťami a zručnosťami.

Spájkovací titán sa používa v prípadoch, keď je zváranie nemožné alebo nepraktické. Komplikujú to aj chemické reakcie. Titán v roztavenom stave vykazuje vysokú reaktivitu a je silne spojený s oxidovým filmom vytvoreným na povrchoch obrobku. Väčšina bežných kovov je nevhodná ako spájka na spájanie titánových prvkov; na tieto účely sa používa iba čistý hliník a striebro.

Mechanické spojenie titánových prvkov pomocou nitov a skrutiek sa tiež vykonáva pomocou špeciálnych materiálov. Nity sú väčšinou vyrobené z hliníka a použité skrutky sú potiahnuté strieborným alebo syntetickým teflónovým práškom. To je spôsobené skutočnosťou, že pri skrutkovaní má titán svoju adhéznu vlastnosť a vydutie v dôsledku spojenia prvkov sa stáva nespoľahlivým, neposkytuje silnú fixáciu.

Všeobecne sa uznáva, že titán je vhodný na obrábanie ako nehrdzavejúce ocele. To znamená, že obrábanie titánu je 4 až 5-krát ťažšie ako pri bežnej oceli, ale stále to nie je neriešiteľný problém.
Hlavnými problémami pri spracovaní titánu sú jeho vysoká tendencia k lepeniu a zadrhávaniu, nízka tepelná vodivosť, ako aj skutočnosť, že sa takmer všetky kovy a žiaruvzdorné materiály rozpúšťajú v titáne. Výsledkom je zliatina titánu a tvrdý materiál. rezného nástroja. Takéto spracovanie spôsobuje rýchle opotrebenie rezačky.

Chladiace látky sa používajú na zníženie adhézie a odierania a na rozptýlenie veľkého množstva tepla generovaného počas rezania. Obrobok sa sústruží pomocou karbidových fréz a rýchlosť spracovania je zvyčajne nižšia ako pri sústružení nehrdzavejúcej ocele.

Ak je potrebné rezať titánové plechy, potom sa táto operácia vykonáva na gilotínových nožniciach. Úseky veľkých priemerov sú rezané mechanickými pílami s použitím hrubých zubov. Na sústruhoch sú narezané menej silné tyče.

Pri frézovaní zostáva titán sám sebou a drží sa na zuboch frézy. Frézy sú tiež vyrobené z tvrdých zliatin a na chladenie sa používajú mazivá s vysokou viskozitou.

Pri vŕtaní titánu sa hlavná pozornosť venuje tomu, aby sa vo vzletových drážkach nehromadili triesky, pretože by to rýchlo poškodilo vrták. Ako materiál na vŕtanie titánu sa používa rýchlorezná oceľ.

Keď sa ako konštrukčný materiál použije titán, sú titánové časti spojené navzájom a s časťami vyrobenými z iných materiálov rôznymi spôsobmi.

Hlavnou metódou je zváranie. Prvé pokusy o zváranie titánu boli neúspešné z dôvodu interakcie roztaveného kovu s kyslíkom, dusíkom a vodíkom vo vzduchu, rastu zŕn počas zahrievania, zmien mikroštruktúry a ďalších faktorov vedúcich k lámavosti zvaru. Všetky tieto problémy, ktoré sa predtým javili ako neprekonateľné, sa však podarilo vyriešiť v najkratšom možnom čase, dnes je zváranie titánu bežnou priemyselnou technológiou.

Ale zatiaľ čo boli problémy vyriešené, zváranie titánu nebolo jednoduché a ľahké. Jeho hlavná ťažkosť a zložitosť spočíva v potrebe neustálej a dôslednej ochrany zvarového švu pred znečistením nečistotami. Preto sa pri zváraní titánu používa nielen inertný plyn vysokej čistoty a špeciálne tavivá bez obsahu kyslíka, ale aj rôzne ochranné štíty, tesnenia, ktoré chránia chladiace.

Na minimalizáciu rastu zŕn a na zmenšenie zmien v mikroštruktúre sa zváranie vykonáva vysokou rýchlosťou. Takmer všetky typy zvárania sa vykonávajú za normálnych podmienok, pričom sa používajú špeciálne opatrenia na ochranu zahriateho kovu pred kontaktom so vzduchom.

Svetová prax ale pozná aj zváranie v riadenej atmosfére. Takáto ochrana zvarového švu je zvyčajne nevyhnutná pri vykonávaní obzvlášť kritických prác, keď je to potrebné stopercentne zaručiť zvar nebudú kontaminované. Ak časti, ktoré sa majú zvárať, nie sú veľké, zváranie sa vykonáva v špeciálnej komore naplnenej inertným plynom. Zvárač jasne vidí všetko, čo potrebuje, cez špeciálne okno.

Pri zváraní veľkých častí a zostáv sa vytvára riadená atmosféra v špeciálnych priestranných uzavretých miestnostiach, kde zvárači pracujú pomocou individuálnych systémov na podporu života. Tieto práce samozrejme vykonávajú zvárači s najvyššou kvalifikáciou, ale bežné zváranie titánom by mali vykonávať iba špeciálne vyškolení ľudia.

V prípadoch, keď zváranie nie je možné alebo sa jednoducho neodporúča, sa uchýlia k spájkovaniu. Spájkovanie titánu komplikuje skutočnosť, že je chemicky aktívny pri vysokých teplotách a je veľmi silno viazaný na oxidový film pokrývajúci jeho povrch. Prevažná väčšina kovov je nevhodná na použitie ako spájky pri spájkovaní titánom, pretože sa získajú krehké kĺby. Na tento účel je vhodné iba čisté striebro a hliník.

Je možné spojiť titán s titánom, ako aj s inými kovmi, mechanicky - nitovaním alebo pomocou skrutiek. Pri použití titánových nitov je doba nitovania takmer dvojnásobná v porovnaní s použitím vysoko pevných hliníkových častí a matice a skrutky vyrobené z nového priemyselného kovu sú vždy pokryté vrstvou striebra alebo syntetického teflónového materiálu, inak pri skrutkovaní matice , titán bude, ako to v ňom vždy je, zlepený a vydutý a závitové spojenie nebude schopné odolávať vysokému namáhaniu.

Tendencia lepenia a odierania v dôsledku vysokého koeficientu trenia je veľmi vážnou nevýhodou titánu. To vedie k skutočnosti, že titánové zliatiny sa rýchlo opotrebúvajú a nemožno ich použiť na výrobu dielov pracujúcich za podmienok klzného trenia. Pri nasúvaní na akýkoľvek kov sa titán prilepí na jeho povrch a časť sa prilepí, pričom ju zachytí lepkavá vrstva titánu.

Je však mylné tvrdiť, že zliatiny titánu nemožno použiť na výrobu trecích častí. Existuje mnoho spôsobov, ako vytvrdiť titánový povrch a eliminovať sklon k lepeniu. Jedným z nich je nitridácia.

Proces spočíva v tom, že časti zahrievané na 850 - 950 stupňov sa udržiavajú v čistom plynnom dusíku dlhšie ako jeden deň. Na povrchu kovu sa vytvorí zlatožltý film nitridu titánu s vysokou mikrotvrdosťou. Odolnosť proti opotrebovaniu titánových častí sa mnohonásobne zvyšuje a nie je nižšia ako pri výrobkoch zo špeciálnych povrchovo kalených ocelí.

Ďalšou bežnou metódou na elimináciu tendencie k odieraniu titánu je oxidácia. V takom prípade sa v dôsledku zahrievania vytvorí na povrchu dielov oxidový film. Počas oxidácie pri nízkej teplote je obmedzený voľný prístup vzduchu ku kovu a oxidový film je hustý a dobre spojený s hlavnou titánovou vrstvou.

Oxidácia pri vysokej teplote znamená, že časti sa udržujú na vzduchu zohriatom na 850 stupňov po dobu 5 až 6 hodín a potom sa prudko ochladia vo vode, aby sa z povrchu odstránil vodný kameň. V dôsledku oxidácie sa odolnosť proti opotrebeniu zvyšuje 15- až 100-krát.

LLC "Sústruženie" bude vykonávať (od W1-0 a ďalej) na CNC strojoch, dávky od 1 kusu, rozsiahle skúsenosti.

Jednou z hlavných špecializácií našej spoločnosti je sústruženie titánu všetkých možných stupňov (hlavné VT1-0, VT3-1, ot4-1, pt3v, VT16) a typov (tyče, plechy, plechy, rúry, výkovky). Ďalej vykonávame zváranie a starnutie titánu a jeho dielov. Na fotografii nižšie je vidieť veľmi zložitý produkt vyrobený našou spoločnosťou z titánu VT1-0 so zváraním a starnutím!

Ak chcete vypočítať náklady na sústruženie titánu, pošlite žiadosť s výkresmi na adresu e-mail ... Volajte na 8 3439 38 00 81, 8 3439 38 98 01, doručenie do celého Ruska.

Sústruženie titánu sprevádza množstvo ťažkostí, ktoré ho odlišujú od ostatných kovov. Vysvetľuje to skutočnosť, že titán má:

- vysoká pevnosť a značná hmotnosť;

- nízka tepelná vodivosť a vynikajúca odolnosť proti korózii.

Vďaka týmto vlastnostiam je titán veľmi populárny medzi výrobcami, ktorí sa zaoberajú sústružením dielov. Vďaka týmto vlastnostiam je tento kov zároveň veľmi nepohodlný na rezanie a spracovanie. Takto sa objavujú vibrácie. Rezný prvok sa rýchlo opotrebúva.

Ak je možné tieto javy vyrovnať, proces spracovania sa stáva mimoriadne efektívnym. Využitie najmodernejších sústružníckych a frézovacích strojov, kompresorových jednotiek a ďalších potrebné vybavenie výrazne uľahčil proces spracovania.

Pri titánovom obrábaní na sústruhu je obrobok bezpečne pripevnený na výkonnom sústruhu. Rezná jednotka je zvolená správne. Vytvorenie ideálnych podmienok je však niekedy nemožné, pretože časti môžu mať zložitý tvar a príliš tenké steny.

S takými zložitosťami sa jednotky, na ktorých sa titánové sústruženie deje, rýchlo stanú nepoužiteľnými. Diely zložitého tvaru sa niekedy nedajú správne zafixovať.

Titan nestráca svoje technické údaje a počas spracovania. Zároveň sa vytvára veľa tepla. Preto existuje veľké riziko defektov na povrchu dielu, čo znamená, že správny a správny výber rezného prvku je mimoriadne dôležitá etapa. Prax ukazuje: vynikajúcou možnosťou je použitie jemnozrnných kovových zliatin ako surovín na výrobu rezača. Rezanie a vŕtanie sa tak stáva efektívnym.

Navyše pri obrábaní titánu na sústruhu sa triesky zachytia a prilepia k rezným prvkom. Táto nevýhoda je eliminovaná oxidáciou: titánový polotovar sa zahreje na 900 stupňov Celzia a v tejto podobe sa vystaví na čerstvom vzduchu. Potom musí byť polotovar rýchlo ochladený vo vode a musí sa pokračovať v otáčaní titánových častí.

Vlastnosti titánu: je to húževnatosť a tepelná vodivosť, ktoré spôsobujú, že sa fréza veľmi zahreje. Vďaka tomu sa rýchlo zničia aj mimoriadne odolné a vysoko kvalitné sústružnícke a frézovacie nástroje. Kvôli výrazným vibráciám, ktoré sa vyskytujú pri práci s titánom, sú potrebné výkonné stroje, ktorých rám je bezpečne pripevnený k posteli.

Výroba titánových dielov

Na uľahčenie výroby titánových dielov na CNC sústruhu je potrebné, aby:

- boli použité stroje s veľkým výkonom, kde je možné regulovať rýchlosť otáčania obrobkov;

- nástroje a polotovary sa kŕmili s malým previsom;

- pohyblivé časti zapadajú bezpečne a dokonale.

Okrem toho rezné nástroje a upevňovacie zostavy musia mať vysoký tepelný odpor, pretože titán, aj keď zostáva studený, spolu s okolitým miestom rezu najviac zahrieva rezací kov.

Veľkú pozornosť treba venovať vibráciám titánových dielov, ku ktorým dochádza pri obrábaní titánu na CNC sústruhu. Vzniká z dôvodu:

- malé rozmery častí;

- použitie dlhého rezného nástroja na sústruženie titánových častí;

- húževnatosť kovu. Silné zahriatie a vysoké otáčky vedú k tomu, že štandardné zúženie vretena sa veľmi rýchlo stane nepoužiteľným.

Podľa vašich výkresov urobíme promptný výpočet, zašleme ich e-mailom ... Môžete volať na 8 3439 38 00 81, 8 3439 38 98 01, doručenie do celého Ruska.

Tento problém môžete vyriešiť:

- zmenšením vzdialenosti, ktorá oddeľuje diel od vretena;

- presné osadenie pohyblivých častí stroja;

- tuhé upevnenie ako rámu jednotky, na ktorej je otočený titán, tak aj jej pevných jednotiek.

Podľa toho je kompenzácia vibrácií (eliminácia) možná, ak:

- presne a presne nastaviť absolútne všetky bloky stroja;

- opatrne nasaďte malý rezavý nástroj;

- priblížte upevňovací bod frézy a samotný diel čo najbližšie k sebe.

Vďaka týmto opatreniam bude stroj schopný pracovať dlho, pokiaľ nezvýši rozmerové tolerancie na obrobku.

Existuje množstvo ďalších metód na zabezpečenie stability procesu sústruženia titánu. Je vhodné znížiť počet otáčok, presne nastaviť polohu rezača, bezpečne ho zafixovať, pretože hádzanie nástroja úplne zničí zostavu rezného nástroja.

Zliatiny titánu sú v modernej technológii široko používané, pretože ich vysoké mechanické vlastnosti a odolnosť proti korózii sú kombinované s nízkou špecifickou hmotnosťou. Boli vyvinuté zliatiny rôzneho zloženia a vlastností, napríklad: komerčne čistý titán (VT1, VT2), zliatiny systémov titán-hliník (VT5), titán-hliník-mangán (VT4, OT4), titán-hliník-chróm-molybdén (VTZ) atď. Podľa všeobecnej klasifikácie ťažko obrábateľných materiálov sú zliatiny titánu zoskupené do skupiny VII (tabuľka 11.11).

Rovnako ako nehrdzavejúce a žiaruvzdorné ocele a zliatiny, majú aj zliatiny titánu množstvo vlastností, ktoré určujú ich nízku opracovateľnosť.

1. Nízka ťažnosť, charakterizovaná vysokým koeficientom vytvrdzovania, približne dvakrát vyšším ako je koeficient tepelne odolných materiálov. Zároveň sú mechanické vlastnosti zliatin titánu nižšie v porovnaní so zliatinami žiaruvzdornými. Znížené plastické vlastnosti titánových zliatin v procese ich deformácie prispievajú k rozvoju pokročilých mikro- a makrotrhlín.

Čipy tvorené vzhľad pripomína odtok, má praskliny rozdeľujúce ho na veľmi slabo deformované prvky, pevne spojené tenkou a silne deformovanou kontaktnou vrstvou. Tvorba takýchto čipov sa vysvetľuje skutočnosťou, že so zvýšením rýchlosti plastická deformácia pri vysokej teplote a tlaku prúdi hlavne v kontaktnej vrstve bez ovplyvnenia rezanej vrstvy. Preto pri vysokých rezných rýchlostiach nejde o drenáž, ale o triesky prvkov.

Šmykové uhly pri rezaní titánových zliatin dosahujú 38 ... 44 °, za týchto podmienok je pri rezných rýchlostiach vyšších ako 40 m / min možné vytváranie triesok so skrátiacim faktorom K l < 1, т. е. стружка имеет большую длину, чем путь резания. Подобное явле­ние объясняется высокой химической активностью титана.

Znížená ťažnosť vedie k tomu, že pri spracovaní titánových zliatin je sila PZ približne o 20% nižšia ako pri spracovaní ocelí a sily Py a Px sú vyššie. Tento rozdiel naznačuje charakteristickú vlastnosť titánových zliatin - rezné sily na povrchu boku pri ich obrábaní sú relatívne vyššie ako pri obrábaní ocelí. V dôsledku toho so zvyšujúcim sa opotrebením prudko stúpajú rezné sily, najmä Ru.

2. Vysoká reaktivita s kyslíkom, dusíkom, vodíkom. To spôsobuje intenzívne krehnutie povrchovej vrstvy zliatin v dôsledku difúzie atómov plynu do nej so zvyšujúcou sa teplotou. Čipy nasýtené atmosférickými plynmi strácajú svoju plasticitu a v tomto stave nepodliehajú normálnemu zmrašťovaniu.

Vysoká aktivita titánu vo vzťahu ku kyslíku a dusíku vo vzduchu 2 až 3-krát znižuje kontaktnú plochu triesok s prednou plochou nástroja, čo sa pri spracovaní konštrukčných ocelí nepozoruje. Oxidácia kontaktnej vrstvy triesok zároveň zvyšuje jej tvrdosť, zvyšuje kontaktné napätia a teplotu rezania a tiež zvyšuje intenzitu opotrebovania nástroja.

3. Zliatiny titánu majú extrémne zlú tepelnú vodivosť, nižšiu ako je tepelne odolná oceľ a zliatina. Výsledkom je, že pri rezaní titánových zliatin vzniká teplota, ktorá je viac ako dvakrát vyššia ako teplota pri spracovaní ocele 45.

Vysoká teplota v zóne rezania spôsobuje intenzívne nahromadenie, zadretie spracovaného materiálu nástrojovým materiálom a výskyt ryhovania na spracovanom povrchu.

4. Materiál rezného nástroja je vďaka obsahu nitridov a karbidov v zliatinách titánu vysoko abrazívny. Ako však teplota stúpa, zliatiny titánu znižujú svoju pevnosť silnejšie ako nehrdzavejúce a žiaruvzdorné ocele a zliatiny. Rezanie mnohých kovaných, lisovaných alebo odlievaných predliatkov titánových zliatin pozdĺž kože je komplikované ďalším abrazívnym účinkom nekovových inklúzií, oxidov, sulfidov, silikátov a mnohých pórov vytvorených v povrchovej vrstve na rezných hranách nástroja. Heterogenita konštrukcie znižuje odolnosť proti vibráciám pri procese obrábania titánovej zliatiny. Tieto okolnosti, rovnako ako koncentrácia významného množstva tepla v malej kontaktnej oblasti na prednej ploche, vedú k prevahe krehkého opotrebenia s periodickým štiepaním pozdĺž prednej a zadnej plochy a štiepaním reznej hrany. Pri vysokých rezných rýchlostiach sa zosilňuje tepelné opotrebenie a na prednom povrchu frézy sa vytvorí otvor. Vo všetkých prípadoch je však obmedzujúce opotrebenie na jeho zadnej ploche.

Úroveň reznej rýchlosti V T pri spracovaní titánových zliatin je 2,5 ... 5-krát nižšia ako pri spracovaní ocele 45 (pozri tabuľku 11.11).

5. Pri spracovaní titánových zliatin je potrebné venovať osobitnú pozornosť bezpečnostným otázkam, pretože tvorba jemných triesok a prachu môže navyše viesť k samovznieteniu a intenzívnemu horeniu. Prašné hobliny sú navyše zdraviu škodlivé. Preto nie je dovolené pracovať s posuvmi menšími ako 0,08 mm / ot., S použitím tupého nástroja s opotrebením vyšším ako 0,8 ... 1,0 mm a s rýchlosťami rezania viac ako 100 m / min, ako aj s akumuláciou triesok vo veľkom objeme (výnimkou je trieda VT1, ktorej spracovanie je povolené pri rezných rýchlostiach do 150 m / min).

Pri spracovaní titánových zliatin sa široko používajú technologické médiá (tabuľka 11.12).

Správny výber reznej kvapaliny môže predĺžiť životnosť nástroja o 1,5 ... 3-násobne, znížiť výšku mikrohrubovania o 1,5 ... 2-krát. Charakteristickým znakom použitia rezných kvapalín pri spracovaní titánových zliatin je nízka účinnosť prísad obsahujúcich síru, dusík, fosfor, pretože tieto prvky sú ľahko rozpustné v titáne. Halogény, a predovšetkým jód, sú oveľa účinnejšie ako prísady.

Frézovanie titánu vyžaduje určité podmienky

V porovnaní s väčšinou ostatných kovov obrábanie titánu je náročnejšia a obmedzujúcejšia. Zliatiny titánu majú vlastnosti, ktoré môžu významne ovplyvniť proces rezania aj rezný materiál. Ak sú nástroj a podmienky rezania zvolené správne, rovnako ako pri dobrej tuhosti stroja a spoľahlivosti upnutia obrobku, proces spracovanie titánu bude vysoko efektívny. Je možné vyhnúť sa mnohým problémom, ktoré tradične vznikajú pri spracovaní titánu. Je len potrebné prekonať vplyv, ktorý majú vlastnosti titánu na proces spracovania.

Mnoho vlastností, vďaka ktorým je titán takým atraktívnym komponentným materiálom, ovplyvňuje jeho obrábateľnosť, menovite:

• vysoký pomer pevnosti k hmotnosti a jeho hustota je zvyčajne iba 60 percent hustoty ocele,
• má nižší modul pružnosti a je poddajnejšia ako oceľ,
• má vyššiu odolnosť proti korózii ako nehrdzavejúca oceľ,
• nízka tepelná vodivosť.

Tieto vlastnosti znamenajú, že titán generuje počas obrábania pomerne vysoké a koncentrované rezné sily. To spôsobuje pri obrábaní vibrácie, ktoré vedú k rýchlemu opotrebovaniu reznej hrany. Titán navyše nevedie dobre teplo. Preto spracovanie titánu vyžaduje od materiálu nástroja vysokú odolnosť proti začervenaniu.

Ťažkosti so spracovaním titánu

Všeobecne sa uznáva, že titán je ťažké efektívne spracovať. Ale to nie je typické pre metódy spracovania. Časť ťažkostí vyplýva zo skutočnosti, že obrábanie titánu je nová oblasť s malými skúsenosťami. Výzvy navyše často súvisia s očakávaniami alebo rôznymi skúsenosťami, najmä ak ide o obrábanie materiálov, ako je liatina alebo nízkolegované ocele, ktoré majú nižšie požiadavky a sú tolerantnejšie voči chybám. Titán môže byť tiež ťažko spracovateľný v porovnaní s niektorými nerezovými ocelami.

Aj keď je zvyčajne potrebné titán obrábať rôznymi rýchlosťami a rýchlosťami posuvu a s množstvom bezpečnostných opatrení v porovnaní s inými materiálmi, obrábanie môže byť celkom ľahké. Ak je tuhý titánový diel bezpečne upnutý na stroji so správnym objemom, v dobrom stave a vybavenom kužeľovým vretenom ISO 50 s krátkym previsom, nemal by nastať problém - za predpokladu, že je vybraný správny rezný nástroj.

Ale ideálne a stabilné podmienky nie sú pri frézovaní vždy prítomné. Mnoho titánových častí má navyše zložité tvary s malými, úzkymi alebo veľkými a hlbokými vreckami, tenkými stenami a skoseniami. Na úspešné spracovanie týchto tvarov je nevyhnutne potrebný dlhší nástroj, ktorý môže viesť k jeho deformácii. Potenciálne problémy s vibráciami sú bežnejšie pri obrábaní titánu.

Boj proti vibráciám a horúčave

Medzi ďalšie faktory, ktoré sa vyskytujú v nie úplne ideálnych podmienkach, patrí skutočnosť, že väčšina strojov je vybavená vretenami so zúžením ISO 40. Z dôvodu intenzívneho používania týchto strojov nezostanú dlho nové. Okrem toho, dizajnové vlastnosti obrobku často bráni jeho efektívne upevnenie na stroji. Ďalším problémom je skutočnosť, že obrábanie zvyčajne zahrnuje drážky, kontúry alebo hrany, ktoré môžu - hoci by nemali - spôsobovať vibrácie. Preto je potrebné neustále prijímať opatrenia, aby sa tomu zabránilo, ak je to možné, zvýšením tuhosti upevnenia dielu. Jedným zo spôsobov riešenia problému je viacstupňové upínanie obrobkov, pri ktorom sú obrobky umiestnené bližšie k vretenu, čo znižuje vibrácie.

Pretože si titán zachováva svoju tvrdosť a pevnosť pri vysokých teplotách, pôsobia na reznú hranu vložky silné sily a zaťaženie. V tomto prípade v reznej zóne vzniká značné množstvo tepla, čo znamená nebezpečenstvo deformačného vytvrdenia dielu. Preto sa stáva kľúčom k úspešnému spracovaniu správna voľba stupeň stupňa a geometria vložky. Historicky si jemnozrnné nepotiahnuté triedy karbidu slinutého karbidu viedli pri obrábaní titánu dobre a dnes môžu doštičky potiahnuté PVD výrazne zvýšiť účinnosť.

Nevyhnutné podmienky pre výpočet rezných podmienok

Presnosť tiež spočíva v radiálnom a čelnom hádzaní nástrojov veľký význam... Napríklad, ak vložky nie sú správne usadené v tele frézy, môžu sa rýchlo poškodiť všetky rezné hrany. Nízke tolerancie pri výrobe korpusov nožičiek alebo držiakov, stupeň opotrebenia, prítomnosť chýb alebo nízka kvalita držiaky nástrojov alebo opotrebenie vretena stroja majú pri obrábaní titánu väčší vplyv na životnosť nástroja. Vďaka týmto faktorom bol pozorovaný pokles rezistencie až o 80%.

Aj keď sa všeobecne uprednostňuje pozitívna geometria čela, nástroj s mierne zápornejším uhlom čela je schopný obrábania pri podstatne vyšších rýchlostiach posuvu, ktoré môžu byť až 0,5 mm na zub. V tomto prípade je veľmi dôležitá tuhosť stroja a spoľahlivosť upnutia obrobku.

Pri frézovaní hlbokých vreciek je užitočné namiesto rôznych dlhých nástrojov používať rôzne dĺžky nástrojov s adaptérmi.

Minimálny odporúčaný posuv pre frézovanie titánu je zvyčajne 0,1 mm na zub. Na získanie pôvodného posuvu možno tiež znížiť rýchlosť vretena. Nesprávne zvolené otáčky vretena môžu pri minimálnom posune na zub znížiť životnosť nástroja o 95%.

Keď sú podmienky stabilné, rýchlosť vretena a posuv sa môžu proporcionálne zvýšiť, aby sa dosiahla optimálna účinnosť. Ďalším riešením je vybrať z rezačky viac vložiek alebo zvoliť rezačku s menším počtom vložiek.