Как титан можно обрабатывать для автомобильных, аэрокосмических и промышленных компонентов

Титан был впервые обнаружен в 1791 году, но мы не начали осознавать его промышленный потенциал до 1948 года, когда правительство США начало финансировать исследования титана для использования в авиации, аэрокосмической и оборонной промышленности. Титан является распространенным минералом, однако процесс преобразования титановой руды в чистый титан или его сплавы сложен и дорог. Вы будете платить больше за новый титан и его сплавы по сравнению с другими распространенными металлами, используемыми в процессах обработки и производства.

Титан предлагает уникальное сочетание свойств 

Титан известен своим соотношением веса и прочности. Он на 45% легче стали, но такой же прочный, на 60% тяжелее алюминия и в два раза прочнее. Титан может выдерживать экстремальные температуры из-за своей многоцикловой усталостной прочности и очень высокой температуры плавления (3034 ° F или 1668 ° C), а также претерпевает минимальные изменения размеров в условиях экстремальных температур из-за его низкого коэффициента теплового расширения. Во многих случаях он предпочтительнее алюминия и стали из-за его коррозионной стойкости, и его часто используют в медицинской промышленности, поскольку он биосовместим и немагнитен.

Это сочетание свойств создает некоторые проблемы, когда речь идет о преобразовании технически чистого титана и его сплавов в компоненты для автомобильного, аэрокосмического, промышленного, морского, медицинского и развлекательного оборудования. Поддается ли обработке титан? Да, но вам нужно понимать, как его свойства влияют на методы обработки.

Поддается ли обработке титан? Да, но учтите эти факторы

Титан поддается механической обработке, но требует особого внимания к процессам обработки. Из-за его уникальных свойств вам необходимо соблюдать осторожность при обработке титана по следующим причинам:

• Низкая теплопроводность может привести к чрезмерному нагреву режущих инструментов, что влияет на качество отделки и сокращает срок службы инструмента.
• тенденции к закалке а липкость сплава может привести к образованию длинной непрерывной стружки, которая запутывает инструмент.
• Низкий модуль Юнга может вызвать вибрацию и пружинение, что приведет к ухудшению качества поверхности.

Опытные обработчики титана справляются с этими проблемами, используя правильную настройку, правильные инструменты, скорость резания и баланс подачи, а также методы фрезерования.

Титановый регулируемый дропаут для горного велосипеда (Изображение предоставлено Paragon Machine Works)

Выбор и использование инструментов

Правильный выбор инструмента и уход за ним имеют основополагающее значение для производства компонентов с точными размерами и высококачественной отделкой. Этого можно добиться, соблюдая следующие рекомендации: 

• Поддерживайте острые края инструментов. Тупые инструменты приводят к большему накоплению тепла, вызывают разрывы и плохое качество поверхности.
• Используйте твердосплавные инструменты с покрытиями методом физического осаждения из паровой фазы (PVD). Это покрытие предотвращает липкость сплава и эффективно дробит длинную стружку.
• Используйте инструмент из быстрорежущей стали или твердосплавный инструмент с покрытием из нитрида титана и алюминия . Они могут быть оптимальными для некоторых применений, помогая справляться с высокими температурами, возникающими во время резания, противостоять «липкости» сплава и дробить длинную стружку.
• Рассмотрите возможность использования инструмента из мелкой смолы или кукурузного початка. Геометрия инструмента, в данном случае увеличенное количество режущих кромок, улучшает скорость съема.

Твердость титана может вызывать вибрацию инструмента, что портит чистоту поверхности. Вы можете предотвратить это, обеспечив надежный захват титановой заготовки и жесткую настройку станка.

Высокая скорость подачи

В целом, вам нужно поддерживать максимально возможную скорость подачи, которая обеспечит требуемое качество отделки. Рекомендации производителя инструмента, скорость вращения шпинделя и количество стружки будут учитываться при расчете оптимальной скорости подачи. Как только инструмент начнет резать, избегайте перерывов. Держите инструмент в движении, чтобы предотвратить наклеп, заедание и преждевременный износ инструмента.

Низкие скорости резания

Скорость резания влияет на накопление тепла в инструменте. Низкое число оборотов (оборотов в минуту) в сочетании с большим количеством стружки может способствовать снижению температуры инструмента. Коммерчески чистый титан выдерживает более высокие скорости, чем титановые сплавы. Техника также влияет на скорость резания. Например, полное прорезание пазов (зацепление инструмента на 180 градусов) требует низкой скорости резания. Однако, уменьшая радиальное зацепление, вы также сокращаете время, в течение которого режущая кромка выделяет тепло, и увеличиваете время охлаждения. В результате с меньшим радиальным зацеплением вы можете увеличить скорость резания и поддерживать приемлемую температуру инструмента.

Охлаждающая жидкость имеет решающее значение

Учитывая проблемы с нагревом, связанные с обработкой титана, охлаждающая жидкость имеет решающее значение для получения желаемого результата. Доступен широкий спектр водорастворимых охлаждающих жидкостей для управления температурой, удаления стружки, защиты режущей кромки инструмента и продления срока его службы. Для эффективного удаления стружки требуется подача СОЖ под высоким давлением. Некоторые фрезерные операции могут использовать преимущества инструментов, которые подают охлаждающую жидкость непосредственно к режущей кромке через шпиндель.

Снизить стоимость обработки титана

По сравнению с обработкой обычных металлов, таких как сталь и алюминий, уникальные свойства титана требуют гораздо более высокого уровня навыков и знаний о взаимодействии между фрезерными инструментами и металлом для достижения требуемой чистоты. Дополнительное время и внимание, необходимые для обработки титана, увеличивают и без того более высокую стоимость титана и его сплавов.

В качестве альтернативы затратам на новый титан многие механические мастерские используют проверенные остатки титана в своих производственных процессах. Industrial Metal Service специализируется на поставках пригодных для использования остатков титана в механические мастерские в районе залива Сан-Франциско и за его пределами. Остатки проверяются с использованием рентгенофлуоресцентной технологии, чтобы убедиться в чистоте титана. Мы также можем организовать нарезку остатков титана по размеру, чтобы вам было проще сразу начать процесс обработки. Мы обеспечиваем регулярную надежную доставку по всему району залива Сан-Франциско и часто отправляем титан в механические мастерские по всей стране, у которых нет местного поставщика металла.