Montagpena.ru

Строительство и Монтаж
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Титан: особенности обработки

Титан: особенности обработки

По сравнению с большинством других металлов, механическая обработка титана предъявляет более высокие требования и накладывает больше ограничений. Титановые сплавы обладают свойствами, способными существенно влиять как на процесс резания, так и на режущий материал. Если инструмент и режимы резания выбраны правильно, а также при хорошей жесткости станка и надежности закрепления заготовки, процесс обработки титана будет высокоэффективным. Многих проблем, которые традиционно возникают при обработке титана, можно избежать. Нужно лишь преодолеть то влияние, которое свойства титана оказывают на процесс обработки.

Многие из тех свойств, которые делают титан таким привлекательным материалом для изготовления деталей, оказывают влияние на его обрабатываемость, а именно:

  • высокое отношение прочности к весу, причем его плотность составляет, как правило, всего 60 процентов плотности стали,
  • имеет более низкий модуль упругости и более податлив, чем сталь,
  • обладает более высокой стойкостью к коррозии, чем нержавеющая сталь,
  • низкая теплопроводность.

Эти свойства означают, что титан генерирует относительно высокие и концентрированные силы резания при обработке. Это вызывает вибрацию в процессе обработки, что ведет к быстрому износу режущей кромки. Кроме того, титан плохо проводит тепло. Поэтому обработка титана требует от материала инструмента высокой красностойкости.

Трудности обработки титана

Принято считать, что титан с трудом поддается эффективной механической обработке. Но это не типично для современных инструментов и методов обработки. Трудности отчасти возникают оттого, что механическая обработка титана — новая область, и в ней не накоплено достаточно опыта. Кроме того, проблемы нередко носят относительный характер — в сравнении с ожиданиями или иным опытом, особенно в тех случаях, когда этот опыт касается обработки таких материалов, как чугун или низколегированные стали, которые предъявляют более низкие требования и прощают больше ошибок. Титан также может представляться трудным в обработке по сравнению с некоторыми сортами нержавеющей стали.

Хотя обработку титана, как правило, приходится выполнять при других скоростях и подачах, а также с соблюдением ряда предосторожностей, по сравнению с иными материалами, он может быть довольно легким в обработке. Если жесткая деталь из титана надежно зажата на станке соответствующей мощности, в хорошем состоянии и оборудованном шпинделем с конусом ISO 50 с коротким вылетом инструмента, проблем не должно возникать — при условии, что правильно выбран режущий инструмент.

Но идеальные, стабильные условия не всегда присутствуют при фрезеровании. Кроме того, многие детали из титана имеют сложную форму с мелкими, узкими или большими и глубокими карманами, тонкими стенками и фасками. Для успешной обработки этих форм неизбежно требуется инструмент более длинного исполнения, что может вести к деформации инструмента. Потенциальные проблемы с вибрацией чаще возникают при обработке титана.

Боремся с вибрацией и теплом

Прочие факторы, присутствующие в менее чем идеальных условиях, включают в себя тот факт, что большинство станков оснащены шпинделями с конусом ISO 40. Из-за интенсивности эксплуатации этих станков они недолго остаются новыми. Кроме того, конструктивные особенности обрабатываемой детали нередко затрудняют ее эффективное крепление на станке. Проблему усугубляет и то, что обработка, как правило, включает в себя прорезание канавок, контурную обработку или обработку кромок, а эти операции способны — хотя и не должны — приводить к вибрации. Поэтому необходимо постоянно принимать меры для ее предотвращения, по возможности повышая жесткость закрепления детали. Одним из способов решения проблемы является многоступенчатое крепление заготовок, при котором заготовки располагаются ближе к шпинделю, что ослабляет вибрацию.

Читайте так же:
Реверс на мотоблок нева своими руками

Поскольку титан сохраняет твердость и прочность при высоких температурах, на режущую кромку пластины воздействуют мощные силы и нагрузки. При этом в зоне резания вырабатывается значительное количество тепла, а это означает опасность деформационного упрочения детали. Поэтому ключевое значение для успешной обработки приобретает правильный выбор марки сплава и геометрии сменной пластины. Исторически, мелкозернистые марки твердых сплавов без покрытия отлично зарекомендовали себя при обработке титана, и сегодня пластины с покрытием PVD способны существенно повысить эффективность.

Необходимые условия для расчетов режимов резания

Точность радиального и торцевого биения инструментов также имеет большое значение. Например, если пластины неправильно установлены в корпусе фрезы, возможно быстрое повреждение всех режущих кромок. Низкие допуски при изготовлении корпусов фрез или державок, степень их изношенности, наличие дефектов или низкое качество державки или износ шпинделя станка сильнее влияют на стойкость инструмента при обработке титана. Из-за этих факторов наблюдалось снижение стойкости до 80 %.

Хотя в целом предпочтение отдается геометрии с положительным передним углом, инструмент с несколько более отрицательным передним углом способен вести обработку при существенно более высоких подачах, которые могут достигать 0,5 мм на зуб. В этом случае очень важна жесткость станка и надежность закрепления заготовки.

При фрезеровании глубоких карманов полезно использовать инструмент различной длины с помощью адаптеров вместо того, чтобы выполнять всю операцию одним инструментом большой длины.

Минимальная рекомендуемая подача при фрезеровании титана обычно составляет 0,1 мм на зуб. Частоту вращения шпинделя также можно уменьшить с тем, чтобы получить исходную скорость подачи. Неверно выбранная частота вращения шпинделя способна сократить стойкость на 95 % при минимальной подаче на зуб.

Как только стабильные условия обеспечены, частоту вращения шпинделя и подачу можно пропорционально увеличивать для достижения оптимальной эффективности. Еще одно решение — убрать несколько пластин из фрезы или выбрать фрезу с меньшим количеством пластин.

Обработка титана

Обработка титана

К механическим видам обработки титана предъявляются определенные требования, в данном процессе также присутствует много дополнений. Есть в промышленности титановые виды сплавов. Они способны влиять на резание, на материал, которым это выполняется. Если перед выполнением работы показательные моменты выбраны были верно, то работы получаются отличными.

Также применяемый для работ станок должен иметь хорошую жесткость , высокое качество закрепления заготовки.

Только при таких ситуациях работа получается качественной.

Есть определенные проблемы во время обработки титана, но их можно просто исключить.

Для этого необходимо уменьшить влияние, которое может он оказать на процессы выполнения работы.

Производим обработку титана:

Некоторые характеристики титана, могут оказывать прямое воздействие на вид его обрабатываемости. Среди них: отношение характеристик прочности и веса. Титан податливый материал с ним работать легче, чем с прочими материалами. Его характеризует устойчивость к коррозии. По этой причине при работе появляется моменты вибрации, она ведет к износу его кромки.

  • фрезерная обработка титана массой до 1500 кг;
  • токарная обработка титана массой до 1500 кг.
Читайте так же:
Ручной профилегиб своими руками чертежи фото видео

Сложность механической обработки титана

Специалисты утверждают, титан трудно подвергается обработке механического вида. Только современных инструментов это утверждение не касается. Трудности с ним могут возникнуть лишь оттого, что работа с ним — сфера совершенно новая! Опыта при работе в ней мало или совсем недостаточно.

Кроме этого, проблемы, возникающие при работе, иногда носят только относительный характер. Особенно тогда, когда это касается чугуна или же низколегированных сталей. Именно они вызывают заниженные требования. Естественно, его иногда считают трудным для обработки, если сравнивать материал только со сталью.

Просто с ним необходимо работать при совершенно других подачах, скоростях, соблюдая определенные предосторожности. Если сравнивать его с прочими материалами, то иногда в обработке он бывает не трудным. Если только деталь, выполненная из данного материала, будет крепко зажатой в мощном станке, то тогда никаких посторонних вопросов не будет. Если при оборудовании еще есть шпиндель с конусом марки ISO 50 и наличием инструмента короткого вылета.

При его фрезеровании тоже не всегда есть совершенные условия, которые могут быть постоянными. Кроме этого его некоторые детали имеют различную форму. Для эффективной обработки таких форм требуется определенный инструмент, который иногда может подвергаться процессу деформаций. Возможны также вопросы с вибрацией, но они бывают при его обработке.

Расчеты режимов по резанию

Если вдруг окажется, что пластины устанавливаются во фрезы неверно. То появятся изъяны режущих кромок, причем всех. На инструмент могут повлиять низкие допуски. Они могли быть еще раньше:

  • после производства фрез или державок;
  • при изношенности;
  • от присутствия дефектов;
  • от низкого качества державки;
  • при износе его шпинделя, прочее.

Из-за перечисленных фактов уменьшение характеристик стойкости материала доходило почти до 80 %. Аналитический способ определения режимов резания не очень трудоемкий. Но он обычно выполняется во время учебного проектирования технологий по обработке механического вида резанием.

Выполняется определение всех значений в соответствии с формулами, силой, мощностью резания и ее глубиной. До выполнения работы надо располагать паспортом определенного станка, значениями подачи, частоты вращения его шпинделя. Если на определенное оборудование паспорт не имеется, то все значения выполняют в соответствии со справочной литературой!

Борьба с теплом и вибрацией

Многие применяемые станки оснащаются шпинделями с конусами марки ISO 40. Конструктивные их особенности таковы, что их трудно качественно закрепить по месту. Предполагаемые операции, такие, как нарезание канавок, виды контурных обработок и прочее — приводят оборудование к вибрациям. На основании этого следует повышать жесткость крепления детали.

Или выполнять многоступенчатое закрепление обрабатываемых деталей, при нем они могут быть расположенными близко к шпинделю. Именно это может несколько снизить моменты вибрации. Учитывая, что он может быть прочным и твердым даже при значительных показателях температуры, на пластины могут действовать значительные силы и такие же нагрузки. Поэтому в сфере резания может вырабатываться значительное тепло. Это повышает опасность для деформации детали.

Режимы резания при токарной обработке титана

TRIM &reg E905 предназначен для значительного повышения эффективности операций резки и шлифования сложных в обработке материалов, таких как нержавеющая сталь, никелевые сплавы и титан. Это высококачественное универсальное водорастворимое масло для металлообработки, которое требует минимального технического обслуживания даже в самой требовательной системе. .

Читайте так же:
Российские бензопилы цена качество отзывы

TRIM &reg E905 обеспечивает высокий уровень как химической, так и механической смазывающей способности, хорошо справляется с тяжелыми и сверх тяжелыми режимами механической обработки. Высокое качество входящих в состав TRIM &reg E905 компонентов позволяет радикально повысить эффективность производственных процессов и значительно сократить расходы на покупку и обслуживание СОЖ.

Преимущества:

  • Очень стабильная формула обеспечивает длительный эксплуатационный срок и стабильное качество;
  • Чрезвычайно терпим к жесткой воде;
  • Проверенные и протестированные присадки для сверхвысокого давления контролируют создание нароста на режущей кромке резца при тяжелых технологических процессах;
  • Очень широкий спектр применения. Подходит как для шлифовки, так и для механической обработки;
  • Оптимальный размер частиц эмульсии сокращает унос и способствует тому, чтобы жидкость мгновенно доходила до точки резания;
  • При высокоскоростной токарной обработке и фрезеровке обладает правильным балансом охлаждающих и смазывающих характеристик для обеспечения длительного срока службы инструмента и высокого качества получаемой поверхности;
  • Также совместим с алюминием, стальными сплавами, чугуном и желтыми металлами;
  • Защищает станки и поверхность инструментов и, в то же время, предотвращает слипание направляющих станка, держателей, инструментальных оправок и зажимов.

Примеры применения:
Производитель автокомплектующих

Исходная ситуация:

Производитель автомобильных деталей предложил провести испытание TRIM &reg E905 из-за того, что при использовании прежнего продукта он сталкивался с проблемами чрезмерного пенообразования, малого срока службы СОЖ, образования значительного осадка и слишком большого расхода концентрата.

Условия:

TRIM &reg E905 был заправлен в централизованную систему емкостью 8000 л, с подачей СОЖ в большое число вертикальных универсальных станков, на которых выполнялось сверление и нарезание резьбы деталей из 316 нержавеющей стали. Насос подавал СОЖ под давлением 40 бар. Для подпитки СОЖ использовалась вода с жесткостью более 400 промилле.

Результат:

TRIM &reg E905 продемонстрировал очень хорошие результаты. Срок службы продукта составил 12 месяцев без введения присадок. Заказчик перестал применять противопенную присадку, а также сообщил о заметном улучшении чистоты станков. Рабочая концентрация СОЖ на основе TRIM &reg E905 была в два раза ниже чем у предыдущего продукта. Благодаря этому, а также увеличению срока службы СОЖ, расход концентрата сократился с 4 до 2 бочек в месяц

Производитель деталей из алюминия и чугуна

Исходная ситуация:

Ранее используемая заказчиком СОЖ разделялась в резервуаре СОЖ станка из-за ее нестабильности при смешивании с жесткой водой. Кроме того, она не могла использоваться для обработки и алюминия, и литейного чугуна. Целью испытаний был поиск одной СОЖ с более продолжительным сроком службы, которая с одной стороны обеспечила бы необходимое качество обработки поверхности деталей из алюминия, а с другой, обеспечила бы защиту от коррозии изделий из чугуна..

Условия:

Заказчик выполнял сверление, нарезание резьбы и растачивание деталей из алюминия и чугуна, подавая СОЖ в зону резания через инструмент под давлением 40 бар. Для подпитки СОЖ использовалась вода с жесткостью около 342 промилле.

Результат:

TRIM &reg E905 был залит в четыре универсальных станка, и, несмотря на высокую жесткость воды, срок службы СОЖ составил 18 месяцев. TRIM &reg E905 обеспечил прекрасное качество обработки поверхности алюминиевых деталей, а также отличную защиту от коррозии деталей из чугуна..

Советы по токарной обработке титана

Обработка титана часто обсуждается применительно к фрезерованию, но о токарной обработке титана имеется не так много информации. Хотя большинство титановых изделий обычно обрабатывается фрезерованием, нередко этот экзотический материал подвергается токарной обработке.

Токарная обработка титана часто используется для изготовления фланцев или труб, которые будут использоваться в агрессивных средах. Он также используется для изготовления прочных, легких деталей, которые должны выдерживать нагрузку, и в деталях турбин.

В этой статье я поделюсь некоторыми советами, которые помогут вам успешно обрабатывать титан на токарном станке.

Примечание: данная статья является переводом

Совет №1: Титан двигается

Поскольку одно из наиболее типичных применений титана связано с облегчением веса, очень часто можно встретить очень тонкие титановые детали.

При обработке титана вы сразу же обнаружите одну вещь: он не сидит на месте. Очень редко удается использовать подход «грубо, чисто, грубо, чисто» при обработке всех сторон детали. Он значительно деформируется при удалении материала.

Возможно, вам уже знакомы некоторые из этих проблем, особенно если вы имели дело с тонким алюминием или нержавеющей сталью. Однако для титана следует ожидать еще большего коробления.

Тонкие титановые детали обычно необходимо зачистить с обеих сторон, затем разжать и обработать. Медленно подходите к готовым размерам, чтобы убедиться, что вы можете удерживать жесткие допуски.

На самом деле, возможно, имеет смысл попробовать провести цикл термообработки для снятия напряжения между черновой и чистовой обработкой. Это особенно удобно, если вы удаляете большое количество материала и требуется точность.

Обычно плоскостность очень сложна, если допуски жесткие. Поскольку деталь деформируется при повороте, отверстия также могут деформироваться так, что они становятся некруглыми и могут вмещать только штифты меньшего размера.

Cовет: не снимайте большое количество материала после достижения окончательных размеров; титан деформируется как сумасшедший. Сначала сделайте черновую обработку и потихоньку подбирайтесь к жестким допускам.

Совет профессионала: Использование чистового инструмента с малым радиусом носика (например, около .008″) может означать более длительный цикл чистовой обработки, но меньшее давление резания и меньший нагрев могут означать меньшее коробление при точной чистовой обработке.

Совет №2: Титан изолирует

Тепло от титана быстро не рассеивается. На самом деле, по сравнению с большинством других металлов, титан является скорее теплоизолятором, чем проводником.

Что это означает для токарной обработки?

Стружка не отводит тепло, как это происходит со сталью или алюминием.

На самом деле, если вы дадите агрессивную нагрузку, ваш резец быстро сгорит. Ваш инструмент — это то, что примет на себя большую часть тепла от резки. Ключ к успешному точению титана заключается в том, чтобы максимально снизить нагрев.

Вот как это проявляется при обработке титана:

  • Используйте резцы, предназначенные для титана, которые обычно намного острее, чем те, которые вы бы использовали для стали. Такие резцы лучше режут и не выделяют столько тепла. Фрезы с отрицательным углом наклона или с закругленными режущими кромками не подходят для обработки титана;
  • Используйте прореживание стружки. Если это вообще возможно, используйте вставки которые уменьшают размер стружки. Круглые вставки могут хорошо работать, как и при использовании 110-градусного угла вставки CNMG вместо 80-градусной стороны, когда это возможно;
  • Хорошая подача охлаждающей жидкости имеет решающее значение! Тепло будет попадать в резак, и только охлаждающая жидкость предотвратит преждевременное выгорание твердого сплава. Мало того, что охлаждающая жидкость должна быть сильно направлена ​​в разрез, вам, вероятно, также понадобится более концентрированная смесь, чтобы получить необходимую смазывающую способность. Это подходящее время для того, чтобы поговорить с вашим торговым представителем охлаждающей жидкости, чтобы узнать, что они рекомендуют;
  • Не нажимайте на обороты. Обычный SFPM для титана обычно составляет около 150 или около того, и вы можете получить немного больше для чистовой обработки, если ваш сплав позволяет это. Иногда даже изменение скорости вращения на 10% может привести к катастрофическому отказу фрезы, которая прослужила бы целый час. Титан неумолим;
  • Нагрузка стружки важна, но не так важна, как число оборотов. Вы просто не сможете оттолкнуть 6- и 9-гранники толщиной .040″, как это можно сделать со сталью, но вы можете сделать это лучше, чем многие думают. Одно исследование показало, что изменение нагрузки на стружку от .002″ до .020″ привело к изменению температуры реза на 300 градусов по Фаренгейту. Если вы пытаетесь достичь максимальной производительности, увеличивайте подачу, а не скорость.

Совет №3: Титан съедает твердый сплав заживо

Титан является абразивным материалом для резки, и твердый сплав испытывает на себе его воздействие.

К распространенным проблемам относятся сколы и износ насечек на «коже» реза. Геометрия и марка пластины могут оказать огромное влияние на срок службы инструмента и стабильность процесса. Например, рассмотрите возможность использования пластины WNMG вместо CNMG.

Представители инструментальной промышленности обычно всегда хотят продемонстрировать свои новейшие и лучшие марки твердых сплавов для титана. Я бы настоятельно рекомендовал брать все бесплатные изделия, которые они готовы раздать, чтобы проверить, действительно ли это имеет значение.

Помимо правильного выбора резцов, есть несколько методов программирования, которые помогут вам продлить срок службы ваших инструментов.

Поскольку износ насечки — явление очень распространенное, попробуйте варьировать глубину резания, чтобы распределить его. Закапывайте фрезу, пока есть запас, и уменьшайте глубину реза по мере истончения заготовки.

Инструменты также не любят, когда их зарывают в углах. Даже при точении программирование интерполяции дуги и использование инструмента с меньшим радиусом наконечника, скорее всего, увеличат срок службы инструмента, чем полное погружение инструмента на одном шаге. Это особенно важно для отделки траекторий движения инструмента.

Исследования по токарной обработке титана:

Многие производители оснастки демонстрируют свои собственные исследования о том, насколько им удалось повысить срок службы и эффективность инструмента с помощью новейших разработок. Честно говоря, трудно отделить маркетинговый ход от правды.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector