CNC-mehaaniline titaanisulam: Protsess, Rakendused ja väljakutsed

12,319 Vaated 2024-10-24 13:38:56

Kaasaegses tootmises, CNC (Arvuti arvjuhtimine) töötlustehnoloogia mängib titaanisulamite töötlemisel üliolulist rolli.

Titaani CNC-töötluse eelised

• Kõrge tugevuse ja kaalu suhe:

Titaanisulamitel on äärmiselt kõrge tugevus ja suhteliselt madal tihedus, mis tähendab, et titaanisulamitest valmistatud osad suudavad säilitada suurepärased mehaanilised omadused isegi kerge konstruktsiooni tingimustes.

• Suurepärane korrosioonikindlus:

Titaanisulamid on enamiku hapete ja leeliste suhtes väga vastupidavad, muutes need sobivaks karmides keskkondades, nagu ookean ja keemiatöötlemisrajatised.

Titaanisulamite CNC töötlemine

• Biosobivus:

Titaanisulamid sobivad väga hästi kasutamiseks inimese implantaatides, kuna need ei põhjusta immuunsüsteemi äratõukereaktsiooni ja sobivad hästi kokku inimese kudedega.

• Kõrge kulumiskindlus:

Titaanisulamid võivad pärast töötlemist saada väga sileda pinna, ja sellel pinnal on väga kõrge kulumiskindlus, mis sobib pikaajaliseks kasutamiseks mõeldud osadeks.

• Head töötlusomadused:

Kuigi titaanisulameid on raske töödelda, keerulisi kujundeid saab CNC-tehnoloogia abil täpselt töödelda, vastab osade rangetele geomeetrilise täpsuse nõuetele sellistes tööstusharudes nagu lennundus.

• Mittemagnetiline:

Titaanisulamid on mittemagnetilised, mis on mõnede elektroonikaseadmete ja meditsiinirakenduste jaoks oluline eelis.

• Kõrge temperatuuri jõudlus:

Titaanisulamid suudavad säilitada oma mehaanilised omadused kõrgel temperatuuril, mis on ülioluline kõrge temperatuuriga rakenduste, näiteks lennukimootorite jaoks.

• Hea plastilisus:

Titaanisulamitel on hea plastilisus ning neid saab vormida ja töödelda ilma materjali terviklikkust kahjustamata.

• Vastupidavus väsimuspragude levimisele:

Titaanisulamite mikrostruktuur aitab vastu seista väsimuspragude levimisele, osade töökindluse ja eluea parandamine.

• Keskkonnasõbralik:

Titaanisulamite CNC-töötlus võib vähendada materjali raiskamist, ja tänapäevased töötlustehnikad kasutavad rohkem keskkonnasõbralikke jahutus- ja määrdeaineid.

Töötlemistehnoloogia pideva arenguga, järk-järgult paranevad ka titaanisulamite töötlemiskulud ja efektiivsus, laiendades veelgi nende rakendusvaldkondi.

Erinevad titaaniklassid CNC-töötluseks

CNC-töötlemise kontekstis, Erinevad titaani klassid pakuvad ainulaadseid omaduste kombinatsioone, mis muudavad need erinevateks rakendusteks sobivaks.

Siin on ülevaade CNC-töötluses kasutatavatest tavalistest titaani klassidest ja nende omadustest:

• Hinne 1 Titaan

Hinne 1 on üks kaubanduslikult puhtaid (CP) titaani klassid, millel on suurepärane löögi- ja korrosioonitaluvus, samuti hea keevitatavus.

Sellel on CP-klasside seas kõrgeim elastsuse ja vormitavuse tase, mistõttu on see ideaalne rakenduste jaoks, kus need omadused on olulised.

• Hinne 2 Titaan

Sarnane Grade'ile 1, Hinne 2 on veel üks CP klass, mille elastsus on veidi väiksem, kuid pakub siiski head korrosioonikindlust ja keevitatavust. Seda kasutatakse sageli üldistes tööstuslikes rakendustes, kus on vaja mõõdukat tugevust ja korrosioonikindlust.

• Hinne 5 Titaan (Ti-6Al-4V)

Hinne 5, tuntud ka kui Ti-6Al-4V, on kõrge tugevuse kombinatsiooni tõttu kõige laialdasemalt kasutatav alfa-beeta titaanisulam, hea korrosioonikindlus, ja suurepärane biosobivus.

Seda kasutatakse tavaliselt kosmosetööstuses, sõjaväelased, ja meditsiinilised rakendused, kus need omadused on kriitilised.

• Hinne 7 Titaan (Ti-6Al)

Hinne 7 on Grade'iga sarnane alfa-beeta titaanisulam 5 kuid suurema alumiiniumisisaldusega, mis tagab parema roomamiskindluse kõrgetel temperatuuridel.

See muudab selle sobivaks rakenduste jaoks, mis nõuavad konstruktsiooni stabiilsust kõrgetel temperatuuridel.

• Hinne 12 Titaan (Ti-3Al-2,5V)

Hinne 12 on alfa-beeta titaanisulam, millel on suurem tugevus ja sitkus võrreldes CP klassidega.

Seda kasutatakse rakendustes, kus on vaja tasakaalu tugevuse ja vormitavuse vahel, näiteks autotööstuses.

CNC-töötlusvibratsiooni põhjused ja lahendused

Kui valite CNC-töötluseks titaani klassi, oluline on arvestada rakenduse erinõuetega, sealhulgas soovitud tugevus, korrosioonikindlus, töötemperatuur, ja biosobivus.

Iga klass pakub ainulaadset omaduste komplekti, mis peavad olema vastavuses rakenduse vajadustega, et tagada valmisosa optimaalne jõudlus ja pikaealisus.

Levinud raskused titaanisulamite töötlemisel

Titaanisulamite töötlemise raskused hõlmavad peamiselt:

• Madal soojusjuhtivus:

Titaanisulami soojusjuhtivus on väga madal, mis raskendab lõikamisprotsessi käigus tekkiva soojuse kiiret hajumist.

Selle tulemusena, kuumus koguneb kergesti tööriista ja tooriku kontaktalasse, mis põhjustab tööriista liiga kõrge temperatuuri ja kiirendab tööriista kulumist .

• Kõrge keemiline aktiivsus:

Kõrgetel temperatuuridel, titaanisulam on altid keemilistele reaktsioonidele õhus oleva hapniku ja lämmastikuga, moodustades kõvastunud kihi, mis suurendab töötlemise raskust .

• Töö – karastamine:

Tõenäoliselt kogeb titaanisulam lõikamisprotsessi ajal tööd – kõvenemist, see tähendab, materjali kõvadus suureneb töötlemisprotsessi käigus tekkiva deformatsiooniga.

See nõuab suurema jõudlusega tööriistade ja rangemate lõikeparameetrite kasutamist .

• Tööriistade kiire kulumine:

Ülalnimetatud omaduste tõttu, tööriist kulub titaanisulami töötlemisel väga kiiresti, eriti lõikeserva ja tööriista otsa lähedal .

Levinud raskused titaanisulamite töötlemisel

• Keeruline kiibi kõrvaldamine:

Titaanisulamist kiibil on suur kontaktpind tööriista harupinnaga ja seda on lihtne tööriista ümber kerida, mis takistab normaalset lõikamist.

Pealegi, erilist tähelepanu tuleks pöörata laastu eemaldamisele, et vältida töötlemiskvaliteedi mõjutamist .

• Madal elastsusmoodul:

Titaanisulami elastsusmoodul on suhteliselt madal, ja töötlemise ajal on lihtne tekitada elastset deformatsiooni.

Eriti õhukeste – seina- või rõngakujuliste detailide töötlemisel, võib tekkida tooriku deformatsioon .

• Mehaaniline vibratsioon:

Titaanisulami töötlemisel tekkiv vibratsioon on kümme korda suurem kui tavalisel terasel, mis mitte ainult ei suurenda tööriista kulumist, vaid võib põhjustada ka tooriku pinna kvaliteedi halvenemist .

• Tööriista valik ja katmistehnoloogia:

Sobivate tööriistamaterjalide ja kattetehnoloogiate valimine on titaanisulami töötlemise tõhususe ja tööriista eluea parandamiseks ülioluline .

Vaakumkate

• Töödeldava detaili kinnitus ja deformatsioon:

Titaanisulami kinnitusdeformatsioon ja pinge - indutseeritud deformatsioon töötlemise ajal on suured, seega tuleks erilist tähelepanu pöörata tooriku kinnitusmeetodile, et vältida deformatsiooni töötlemisprotsessi ajal .

• Lõikevedeliku valik:

Vale lõikevedeliku kasutamine võib põhjustada keemilisi reaktsioone või mõjutada laastude eemaldamist.

Seetõttu, sobiva lõikevedeliku valimine on väljakutseks ka titaanisulami töötlemisel .

Vastuseks nendele raskustele, Titaanisulami töötlemisel tuleb võtta mitmeid meetmeid, näiteks suure jõudlusega lõiketööriistade kasutamine, lõikamisparameetrite optimeerimine, sobivate jahutus- ja määrimisstrateegiate vastuvõtmine, ja töödeldava detaili õige kinnituse tagamine, töötlemise tõhususe ja kvaliteedi parandamiseks.

Titaani CNC-töötluse rakendus ja väljakutsed

Titaanisulamite CNC-mehaanilise töötlemise rakendused

Lennundus:

Tänu oma korrosioonikindlatele omadustele ja suurele tugevusele, titaanisulam sobib kosmosetööstuses kasutamiseks, nagu mootori labad, telikud, võllid, ja sisestruktuurid.

Titaani CNC-töötluse rakendus ja väljakutsed

Meditsiinitööstus:

Titaanisulamil on keemiline inertsus ja biosobivus ning seda saab kasutada meditsiiniliste implantaatide ja kirurgiliste seadmete valmistamiseks, nagu luu kasvu stimulaatorid, seljaaju liitmise seadmed, ja luuplaadid.

Laevaehitus:

Titaanisulamist CNC-töötlusel on oluline kasutusala ka meretööstuses, nagu tekid, köidikud, vedrukonksud, surveanumad, ja allveelaevade detektorid.

Autotööstus:

Titaan metall, löögikindluse ja vastupidavuse tõttu, kasutatakse laialdaselt sportautodes ja luksusautodes, näiteks sõiduki raamid, kinnitusvahendid, summutid, väljalasketorud, mootori klapid, ja koormust kandvad vedrud.

Titaanisulamist materjalide kasutamine autodes

Muud tööstused:

Titaani CNC töötlemine on rakendatav ka õli ja gaasi jaoks, ehitus, ehted, sport, ja elektrisõidukite tööstuses.

Väljakutsed titaanisulamite CNC-töötluses

Kuigi titaanisulamist CNC-töötlusel on palju eeliseid, see seisab silmitsi ka teatud väljakutsetega töötlemisprotsessi ajal:

1. Kõrge keemiline reaktsioonivõime ja ekstrusioon:

Titaanisulami töötlemisel, mõned gaasid võivad sellega reageerida, mille tulemuseks on sellised probleemid nagu pinna oksüdatsioon ja rabestumine.

1. Soojuse kogunemine ja lõikejõud:

Titaanisulamil on madal soojusjuhtivus, põhjustades tooriku kiire kuumenemise lõikekoha lähedal. See toob kaasa tööriista kiirema kulumise ja võib avaldada negatiivset mõju lõikepinna kvaliteedile.

1. Jääkstress ja karastusstress:

Tänu oma kristallstruktuurile, titaanisulam võib töötlemisel probleeme tekitada, lõikejõu suurendamine, töötlemise lihtsuse vähendamine, ja jääkstressi tekkimise võimaluse suurendamine.

CNC-töötlusparameetrite seadistamine

• Täpsustage töötlemisnõuded

Määrake tooriku materjal, suurus, kuju, ja täpsusnõuded, jne.

• Valige Tööriistad

Valige tööriista tüüp, läbimõõt, pikkus, jne. vastavalt tooriku materjalile ja töötlemisnõuetele.

• Seadke töötluse koordinaatide süsteem

Määrake töötlemise koordinaatide süsteem CNC juhtimissüsteemis.

• Seadke töötlusparameetrid

Määrake parameetrid, näiteks lõikekiirus, etteandekiirus, ja lõikesügavus vastavalt töödeldavale detailile, tööriistad, ja nõuded.

• Kontrollige ja kontrollige

Enne töötlemist kontrollige hoolikalt parameetreid. Kontrollimiseks võib kasutada simulatsioonitöötlust või proovilõikamist.

• Jälgige töötlemisprotsessi

Jälgige tööriista kulumist, lõikejõud, lõikamistemperatuur, jne. reaalajas ja vajadusel kohandage parameetreid.

• Hooldage tööpinki

Hooldage regulaarselt CNC-tööpinki, et tagada selle täpsus ja jõudlus.

• Ohutu töö

Järgige ohutustoiminguid.

CNC-tööpinkide struktuuri skemaatiline diagramm

Järeldus

Titaanisulamite CNC-töötlust on pidevalt täiustatud, tänu materjaliteaduse edusammudele, masinaehitus ja arvutustehnika.

Võttes kasutusele uusimad töötlemistehnikad ja optimeerimisstrateegiad, tootjad suudavad toota titaanisulamist osi suurema tõhususe ja parema kvaliteediga.

Tehnoloogia arenguga, titaanisulamite CNC-töötlemise tasuvus ja keskkonnamõju paranevad tulevikus veelgi.