Warum glauben wir, dass Titanlegierungen ein schwieriges Material sind? Aufgrund mangelnden Verständnisses seines Verarbeitungsmechanismus
Die meisten Titanlegierungen haben eine geringe Wärmeleitfähigkeit, nur 1/7 von Stahl und 1/16 von Aluminium. Daher wird die beim Schneiden von Titanlegierungen erzeugte Wärme nicht schnell auf das Werkstück übertragen oder von den Spänen abgeführt, sondern konzentriert sich im Schneidbereich, und die resultierende Temperatur kann bis zu 1000 Grad oder mehr betragen. Dies führt dazu, dass sich die Schneidkante des Werkzeugs schnell abnutzt, reißt und es zu Spanansammlungen kommt. Durch die schnell abgenutzte Schneidkante wird außerdem mehr Wärme im Schneidbereich erzeugt, was die Lebensdauer des Werkzeugs weiter verkürzt.
Die beim Schneidprozess erzeugte hohe Temperatur zerstört auch die Oberflächenintegrität der Titanlegierungsteile, was zu einer Verringerung der geometrischen Genauigkeit der Teile und dem Phänomen der Kaltverfestigung führt, das die Ermüdungsfestigkeit der Teile erheblich verringert.
Die Elastizität der Titanlegierung kann sich positiv auf die Leistung von Teilen auswirken, beim Schneiden ist jedoch die elastische Verformung des Werkstücks eine wichtige Ursache für Vibrationen. Durch den Schneiddruck verlässt das „elastische“ Werkstück das Werkzeug und prallt zurück, sodass die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück größer ist als die Schneidwirkung. Der Reibungsprozess erzeugt auch Wärme, was die schlechte Wärmeleitfähigkeit der Titanlegierung verschlimmert.
Noch gravierender ist dieses Problem bei der Bearbeitung dünnwandiger oder ringförmiger Teile, die sich leicht verformen. Es ist nicht einfach, dünnwandige Teile aus Titanlegierungen mit der erwarteten Maßgenauigkeit zu bearbeiten. Denn wenn das Werkstückmaterial durch das Werkzeug weggedrückt wird, hat die lokale Verformung der dünnen Wand den elastischen Bereich überschritten, es kommt zu einer plastischen Verformung und die Festigkeit und Härte des Materials an der Schnittstelle werden deutlich erhöht. Zu diesem Zeitpunkt wird die zuvor ermittelte Bearbeitungsgeschwindigkeit zu hoch, was zu einem starken Werkzeugverschleiß führt.
„Hitze“ ist der „Schuldige“ der schwierigen Verarbeitung von Titanlegierungen!
2. Technologisches Know-how zur Verarbeitung von Titanlegierungen
Auf der Grundlage des Verständnisses des Mechanismus der Verarbeitung von Titanlegierungen in Kombination mit früheren Erfahrungen sind die wichtigsten technologischen Kenntnisse für die Verarbeitung von Titanteilen wie folgt:
(1) Die Klinge mit positiver Winkelgeometrie wird verwendet, um Schnittkraft, Schnittwärme und Werkstückverformung zu reduzieren.
(2) Halten Sie den Vorschub konstant, um eine Verhärtung des Werkstücks zu vermeiden. Während des Schneidvorgangs sollte sich das Werkzeug stets im Vorschubzustand befinden. Beim Fräsen sollte der Radialvorschub ae 30 Prozent des Radius betragen.
(3) Schneidflüssigkeit mit hohem Druck und großem Durchfluss wird verwendet, um die thermische Stabilität des Bearbeitungsprozesses sicherzustellen und eine Denaturierung der Werkstückoberfläche und Werkzeugschäden aufgrund hoher Temperaturen zu verhindern.
(4) Halten Sie die Klingenkante scharf. Stumpfe Werkzeuge sind die Ursache für Hitzestau und Verschleiß, die leicht zum Ausfall des Werkzeugs führen können.
(5) Versuchen Sie, die Titanlegierung Z im weichen Zustand zu bearbeiten, da das Material nach dem Aushärten schwieriger zu bearbeiten ist und die Wärmebehandlung die Festigkeit des Materials verbessert und den Verschleiß der Klinge erhöht.
(6) Verwenden Sie zum Schneiden einen großen Spitzenbogenradius oder eine Fase und setzen Sie so weit wie möglich mehr Klingen in den Schnitt ein. Dadurch können die Schnittkraft und die Hitze an jedem Punkt reduziert und lokale Schäden verhindert werden. Beim Fräsen von Titanlegierungen hat die Schnittgeschwindigkeit einen großen Einfluss auf die Standzeit vc, an zweiter Stelle steht der Radialvorschub (Frästiefe).
3. Lösen Sie das Titanverarbeitungsproblem der Klinge
Der Klingenrillenverschleiß bei der Bearbeitung von Titanlegierungen ist der lokale Verschleiß in Richtung der Schnitttiefe an der Vorder- und Rückseite, der häufig durch die gehärtete Schicht verursacht wird, die bei der vorherigen Bearbeitung zurückgeblieben ist. Auch die chemische Reaktion und Diffusion von Werkzeug- und Werkstückmaterial bei Verarbeitungstemperaturen von über 800 Grad ist eine der Ursachen für Nutverschleiß. Denn während des Bearbeitungsprozesses sammeln sich Titanmoleküle des Werkstücks an der Vorderseite der Klinge an und „verschweißen“ sie unter hohem Druck und hoher Temperatur mit der Klinge, wodurch ein Spanansammlungstumor entsteht. Wenn die Späne von der Klinge abgezogen werden, wird die harte Legierungsbeschichtung der Klinge entfernt. Daher erfordert die Verarbeitung von Titanlegierungen ein spezielles Klingenmaterial und eine spezielle Klingengeometrie.
4. Werkzeugstruktur geeignet für die Titanbearbeitung
Der Schwerpunkt der Bearbeitung von Titanlegierungen liegt auf der Wärme. Eine große Menge Hochdruck-Schneidflüssigkeit muss rechtzeitig und präzise auf die Schneidkante gesprüht werden, um die Wärme schnell abzuleiten. Auf dem Markt gibt es eine einzigartige Fräserstruktur, die speziell für die Bearbeitung von Titanlegierungen verwendet wird.
Land: China
Hinzufügen: Baoti-Straße, Jintai, Stadt Baoji, Shaanxi, China
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Website:www.jm-titanium.com
