Stopy tytanu są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym i innych wysokiej klasy obszarach produkcyjnych ze względu na swoje doskonałe właściwości, takie jak wysoka wytrzymałość właściwa,odporność na korozję i biokompatybilnośćJednakże jego słaba możliwość obróbki, charakteryzująca się wysoką temperaturą cięcia, silnym zużyciem narzędzi i łatwym twardnieniem pracy, stwarza duże wyzwania dla procesów obróbki.zmniejszenie zużycia narzędzi i zapewnienie jakości obrabiarków, niezbędne jest opanowanie następujących trzech kluczowych punktów, ze szczególnym uwzględnieniem wyboru powłoki i optymalizacji parametrów cięcia.
Kluczowy punkt 1: Zrozumienie możliwości obróbki stopów tytanu
Przed wyborem powłok i ustaleniem parametrów cięcia konieczne jest wyjaśnienie właściwości własnych stopów tytanu, które wpływają na obróbkę,który jest podstawą dalszej optymalizacji:
•Niska przewodność cieplna: Przewodność cieplna stopu tytanu wynosi tylko 1/4~1/5 tego ze stali.większość wytwarzanego ciepła gromadzi się w strefie cięcia (szczyt narzędzia i obszar kontaktu obrabiarkę), zamiast rozpraszać się przez szczypy lub obrabiarki, co prowadzi do niezwykle wysokiej temperatury lokalnej (do 800~1000°C), co przyspiesza zużycie narzędzia i deformację przedmiotu.
•Wysoka aktywność chemiczna: Przy wysokich temperaturach stop tytanu łatwo reaguje z tlenem, azotem i węglem w powietrzu, tworząc twarde i kruche związki (takie jak TiO2, TiN, TiC),który zwiększy siłę cięcia i spowoduje zużycie narzędzi przez ścieranieMoże również wiązać się z materiałem narzędzia, powodując zużycie kleju.
•Tendencja do twardnienia pracy: Stopy tytanu mają wysoką wytrzymałość wydajności i oczywisty efekt twardzenia obróbki.które będą drapać narzędzie i wpływać na jakość powierzchni następnego obróbki.
Uwaga: P1 może być wykresem porównawczym przewodności cieplnej między stopem tytanu a zwykłymi metalami lub mikroskopijnym schematem warstwy twardnienia pracy stopów tytanu po cięciu.
Punkt kluczowy 2: racjonalny wybór powłok narzędziowych
Powłoki narzędziowe odgrywają kluczową rolę w obróbce stopów tytanu poprzez zmniejszenie tarcia, izolację w wysokich temperaturach, poprawę stabilności chemicznej i zwiększenie odporności na zużycie.Wybór powłok powinien opierać się na rodzaju stopów tytanu (np. Ti-6Al-4V), czystego tytanu), metody obróbki (fresowanie, obróbka, wiercenie) i wymagania obróbki (grubieństwo, wykończenie).
2.1 Powłoka z azotanu tytanu (TiN)
Powłoka TiN jest tradycyjną twardą powłoką o twardości około 2000 ~ 2500 HV i niskim współczynniku tarcia (0,4 ~ 0,6).i może skutecznie zmniejszyć zużycie kleju między narzędziem a stopem tytanuJednakże jego odporność na utlenianie jest słaba i utlenia się i ulega awarii, gdy temperatura przekroczy 500 °C. Jest odpowiedni do niskoprężnego surowego obróbki czystego tytanu i tytanu o niskim stopniu stopu,lub scenariusze obróbki przy niskiej temperaturze cięcia.
2.2 Powłoka z węglenonitrydu tytanu (TiCN)
Powłoka TiCN jest ulepszoną wersją TiN, o twardości 2500 ~ 3000 HV, wyższej odporności na zużycie i stabilności termicznej niż TiN.Dodanie elementu węgla zwiększa odporność powłoki na zużycie przez klejnoty i ścieranie, a jego temperatura odporności na utlenianie jest zwiększona do 600 ~ 650 °C. Jest odpowiedni do średniej prędkości obróbki i frezowania Ti-6Al-4V i innych powszechnie stosowanych stopów tytanu,i może zrównoważyć wydajność obróbki i żywotność narzędzia.
2.3 powłoka azotanu tytanu aluminium (AlTiN)
Powłoka AlTiN jest powłoką odporną na wysokie temperatury o doskonałej wydajności kompleksowej, o twardości 3000 ~ 3500 HV i temperaturze odpornej na utlenianie do 800 ~ 900 °C.Element aluminiowy w powłokę tworzy gęstą folie Al2O3 w wysokiej temperaturze, który może skutecznie izolować reakcję chemiczną między stopem tytanu a podłożem narzędzia (takim jak węglik), i znacznie zmniejszyć zużycie termiczne i zużycie chemiczne.Jest to preferowana powłoka do szybkiego wykończenia i półwykończenia stopów tytanu, szczególnie odpowiedni dla scenariuszy obróbki o wysokiej temperaturze, takich jak frezowanie dużych prędkości i wiercenie głębokiego otworu.
2.4 Powłoka węglowa podobna do diamentu (DLC)
powłoka DLC ma niezwykle niski współczynnik tarcia (0,1 ~ 0,2) i wysoką twardość (1500 ~ 2500 HV), co może zminimalizować tarcie i przyczepność między narzędziem a stopem tytanu,i unikać twardnienia pracy spowodowanego nadmiernym siłą cięciaJednakże jego stabilność termiczna jest słaba (niepowodzenie utleniania powyżej 400°C) i jest kruchy, dlatego nadaje się tylko do niskich prędkości,wykończenie o niskiej temperaturze czystych stopów tytanu i miękkich stopów tytanu (takich jak Ti-Gr2), a nie do surowego obróbki w wysokiej temperaturze.
Uwaga: P2 może być tabelą porównawczą charakterystyki różnych powłok (twardość, temperatura utleniania, stosowny scenariusz) lub fizycznym schematem powlekanych narzędzi do obróbki stopów tytanu.
Punkt kluczowy 3: Naukowe ustalanie parametrów cięcia
Parametry cięcia (prędkość cięcia, prędkość podawania, głębokość cięcia) bezpośrednio wpływają na temperaturę cięcia, siłę cięcia, zużycie narzędzia i jakość przedmiotu.podstawowa zasada ustawiania parametrów jest"niska prędkość cięcia, umiarkowana szybkość podawania, mała głębokość cięcia", aby kontrolować temperaturę cięcia i zmniejszyć twardość pracy.i narzędzi karburowych jako przykłady):
3.1 Parametry obrotowe
•Prędkość cięcia (vc): w przypadku szorstkowania prędkość wynosi 30~60 m/min; w przypadku wykończenia prędkość wynosi 60~100 m/min.zwrot należy zmniejszyć o 20% ~ 30% w celu uniknięcia nadmiernego przyczepiania.
•Poziom podaży (f): Prędkość podawania wynosi 0,1 - 0,3 mm/s w przypadku szorstkowania i 0,05 - 0,15 mm/s w przypadku wykończenia.zbyt niska prędkość podawania spowoduje, że narzędzie będzie tarło się o element obróbki, przyspieszenie zużycia.
•Głębokość cięcia (ap): Głębokość cięcia w przypadku szorstkowania wynosi 1~3 mm, a w przypadku wykończenia 0,1~0,5 mm. Nie zaleca się użycia głębokości cięcia mniejszej niż 0,1 mm,ponieważ narzędzie będzie ślizgać się na hartowanej warstwie przedmiotu, powodując silne zużycie przez ścieranie.
3.2 Parametry frezowania
•Prędkość cięcia (vc): W przypadku frezowania peryferyjnego (gruntowania) prędkość wynosi 20~50 m/min; w przypadku wykończenia jest to 50~80 m/min. W przypadku frezowania powierzchni prędkość może być nieco większa,40~70 m/min w przypadku surowego obróbki i 70~100 m/min w przypadku wykończeniaNarzędzia powlekane mogą zwiększyć prędkość o 10%~20%.
•Poziom podaży na ząb (fz)W przypadku drobnych ścian, w przypadku których wartość przynoszonej masy jest mniejsza niż wartość przynoszonej masy, stosuje się średnią wartość przynoszonej masy, która jest mniejsza niż wartość przynoszonej masy.należy zmniejszyć prędkość podawania, aby uniknąć deformacji obrabiarków.
•Głębokość cięcia (ap/ae): głębokość osi cięcia (ap) w przypadku szorstkowania wynosi 0,5 ~ 2 mm, a w przypadku wykończenia 0,1 ~ 0,3 mm; głębokość promieniowa cięcia (ae) wynosi zazwyczaj 50% ~ 100% średnicy narzędzia.
3.3 Parametry wiercenia
Wykopywanie stopów tytanu jest podatne na takie problemy, jak zatykanie szczypów, pęknięcie narzędzi i niska jakość otworów.
•Prędkość cięcia (vc): 10~30 m/min, co jest niższe niż w przypadku obrotu i frezowania, w celu obniżenia temperatury wierzchołka wiertarki.
•Poziom podaży (f): 0,1~0,2 mm/s, zapewniając płynne wyładowanie szczypów bez zatykania wiertarki.
• Środki pomocnicze: stosowanie wewnętrznych wiertarek chłodzących do rozpylania płynu do cięcia bezpośrednio na wierzchołku wiertarki, co może skutecznie obniżyć temperaturę i spłukać żetony;stosować przerywane wiercenie (wielokrotne wiercenie w środku i na zewnątrz) w celu uniknięcia gromadzenia się odłamków.
Uwaga: P3 może być diagramem ustawień parametrów do obróbki obróbki obrotowej / frezowania / wiercenia lub diagramem krzywej związku między prędkością cięcia a żywotnością narzędzia.
Podsumowanie
Kluczem do pomyślnego obróbki stopów tytanu są trzy aspekty: po pierwsze, pełne zrozumienie charakterystyki możliwości obróbki stopów tytanu w celu optymalizacji docelowej; po drugie,wybór odpowiedniej powłoki narzędzia zgodnie ze scenariuszami obróbki w celu poprawy odporności narzędzia na zużycie i stabilności w wysokich temperaturachPo trzecie, ustalenie naukowych parametrów cięcia w celu kontrolowania temperatury cięcia i zmniejszenia twardości pracy.Należy również dopasować do wysokiej jakości płynu cięcia (preferowany dla płynu cięcia na bazie wody o dobrej wydajności chłodzącej), lub płynu cięcia na bazie oleju do obróbki o niskiej prędkości) i rozsądnej geometrii narzędzia, tak aby osiągnąć najlepszy efekt obróbki.
Twoja wiadomość musi mieć od 20 do 3000 znaków!
