CNC obrábění titanových dílů je stále populárnější v leteckém, lékařském, automobilovém a energetickém průmyslu. Titanové slitiny mají mnoho jedinečných vlastností a jsou často nejlepší volbou pro CNC obráběné díly se speciálními aplikacemi. Titan má působivý poměr pevnosti k hmotnosti, je o 40 % lehčí než ocel a pouze o 5 % slabší. Navzdory své popularitě je titan jedním z nejobtížněji obrobitelných kovů. AN-Prototype se specializuje na služby CNC obrábění titanu, bez ohledu na to, jak náročné jsou vaše speciální požadavky, splníme vaše požadavky. Pravidelně vyrábíme různé typy titanových dílů rychle a levně.
Titan je jedním z nejrozšířenějších kovů v zemské kůře, má žádoucí materiálové vlastnosti, je svařitelný (v inertní atmosféře) a lze jej obrábět CNC jako nerezovou ocel. Téměř všechny služby povrchové úpravy: jako je pískování, práškové lakování a elektroforéza poskytnou dobré výsledky při aplikaci na titanové díly. Titanové díly však nejsou vždy navrženy a vyrobeny stejným způsobem jako hliníkové díly nebo díly vyrobené z levnějších materiálů. Cena titanu je asi 10krát vyšší než cena hliníku 6061, takže se musíte ujistit, že díl uděláte při prvním průchodu. Frustrující je, že CNC obrábění titanu je velmi náročné.
- Titan je biokompatibilní, netoxický kov a je odolný proti korozi.
- Titanové díly jsou nemagnetické a mají vysoký poměr pevnosti k hmotnosti.
- Titan má vysokou odolnost proti oxidaci.
- Titan lze snadno legovat železem, vanadem, hliníkem, molybdenem a niklem za účelem výroby pevných kovových dílů.
- Titan je 100% recyklovatelný a je to kovový materiál šetrný k životnímu prostředí.
Z těchto důvodů se CNC titanové díly často používají v průmyslových odvětvích, jako je letecký, automobilový a lékařský průmysl.
Letectví: části leteckých motorů, části trupu, rotory, lopatky kompresorů atd. Ve skutečnosti letecký průmysl řídí výrobu titanu: dvě třetiny veškerého titanu vyrobeného na světě se používají v leteckých motorech a drakech letadel.
Lékařský průmysl: Titanové díly zahrnují chirurgické implantáty (jako jsou dlouhodobé náhrady kyčle) a nástroje. Kov se také používá k výrobě předmětů, jako jsou invalidní vozíky a berle.
Mechanické vlastnosti titanu
- Hustota: 4.50 g / cm3
- Teplota tání: 1650-1670 °C
- Bod varu: 3287 ° C
- Pevnost v tahu:220 MPa
- Modul pružnosti: 116 GPa
- Modul ve smyku: 43.0 GPa
- Tvrdost, Brinell: 70
- Tvrdost, Vickers: 60
- Prodloužení při přetržení: 54 %
Druhy titanu
Titan je k dispozici v téměř 40 stupních, stejně jako několik dalších slitin. Stupně 1 až 4 jsou považovány za komerčně čistý titan a mají různé požadavky na maximální pevnost v tahu. Stupeň 5 (Ti6Al4V nebo Ti 6-4) je nejběžnější slitina titanu obsahující 6 % hliníku a 4 % vanadu. Ačkoli jsou titan a jeho slitiny často seskupeny, existují mezi nimi některé klíčové rozdíly, které je třeba vzít v úvahu před určením ideální metody CNC obrábění.
Titan třídy 1-4 – Titan třídy 1 až 4 jsou považovány za nejčistší. Tyto třídy jsou nelegované a zůstávají v původním stavu. S rostoucí jakostí se zvyšuje mez kluzu a pevnost v tahu titanu. To znamená, že titan třídy 2 má větší pevnost v tahu a mez kluzu než titan třídy 1 a tak dále. Zatímco titan třídy 2 není tak pevný jako titan třídy 5, je lehký a má vynikající celkovou odolnost proti korozi kromě vynikající tvarovatelnosti. Tyto třídy mají vysoký poměr pevnosti k hmotnosti. Navíc jsou lehčí než ocel.
Titanový stupeň 5 – Titan třídy 5, také známý jako Ti 6-4 nebo Ti-6AL-4V nebo Ti6Al4V, je jednou z nejrozšířenějších slitin titanu v různých aplikacích. Titan třídy 5 je nejpevnější slitina titanu a má dobrou odolnost proti korozi a svařitelnost. Díky své schopnosti odolávat vysokým teplotám a teplotám pod nulou lze pro některé aplikace zvolit titan před jinými kovy, jako je ocel. Ve srovnání s titanem třídy 2 má vyšší teplotní odolnost. To je důvod, proč se tato třída slitiny nejčastěji používá v chemickém zpracování, lékařství, letectví, námořní dopravě a dalších aplikacích.
Titanový stupeň 9 – Titanová slitina třídy 9 je známá svou vysokou pevností. Jeho pevnost v tahu je vyšší než u čistých titanových slitin třídy 2. Díky této lepší pevnosti při pokojových i zvýšených teplotách je tento druh slitiny oblíbenější v různých aplikacích. Tato slitina je také známá jako Ti-3AL-2.5V. Svařitelnost titanové slitiny třídy 9 je lepší než svařitelnost slitiny titanu třídy 5.
Proč zvolit CNC obrábění titanu?
Pro nejpřesnější a cenově dostupné titanové díly, CNC obrábění je téměř vždy nejlepší varianta. Poznejme úskalí jiných procesů výroby titanových dílů.
Odlévané titanové díly: Rychlí výrobci zřídka vyrábějí titanové díly odléváním. Je to proto, že zahřátý titan prudce reaguje s kyslíkem a mnoho slévárenských žáruvzdorných materiálů obsahuje stopová množství kyslíku.
Lisovaný grafitový odlitek titanové díly: Řešením je použití lisovaného grafitového odlévání (s použitím bezkyslíkového odlévání grafitem), ale takto vznikají díly s velmi drsným povrchem s texturou, které nejsou vhodné pro většinu lékařských, leteckých a průmyslových aplikací. Titanové díly lze vyrobit i litím do ztraceného vosku, ale to vyžaduje vakuovou komoru.
3D tisk titanových dílů: Novější možností je použití aditivní výroby titanových dílů. Několik technologií 3D tisku, jako je selektivní laserové tavení (SLM), tavení elektronovým paprskem (EBM) a přímá depozice energie (DED), dokáže zpracovat titanové 3D tiskové materiály. Tyto 3D tiskové systémy jsou však drahé a mnoho průmyslových odvětví ještě musí certifikovat 3D tištěný titan pro součásti konečného použití kritické z hlediska bezpečnosti.
Je vidět, že ve srovnání s jinými výrobními procesy je CNC obrábění přesným, bezpečným, všestranným a ekonomickým způsobem výroby titanových dílů.
Výzvy CNC obrábění titanu
Tradiční CNC frézování titanu má mnoho výzev a problémů. Když metalurgové a strojníci pochopí, jaké jsou tyto výzvy, mohou najít obráběcí řešení, která produkují vysoce kvalitní obrobené titanové díly.
Akumulace tepla
Jednou z největších překážek při CNC obrábění titanu je udržet vše v pohodě. Nízká tepelná vodivost titanu umožňuje kovovým obrobkům rychle akumulovat teplo v místě obrábění. To zvyšuje opotřebení obráběcího nástroje a vytváří sekundární efekt vytvrzování titanové slitiny, který dále prohlubuje opotřebení nástroje. Pokud se neřeší, může to mít nepříznivý vliv na kvalitu povrchu řezu.
Vlastnosti "Fudge".
Nízký modul pružnosti titanu způsobuje, že má při CNC obrábění „lepivý“ efekt a může způsobit vážné chvění. To může způsobit, že se řezné titanové třísky přilepí na nástroj. Tyto překážky dále zvyšují opotřebení nástroje a ovlivňují kvalitu hotového povrchu.
Elastická deformace
Elastické chování titanu může také způsobit posunutí obrobku pružnou deformací v nepodporované části při CNC obrábění. Díl se ohne v důsledku síly generované řezným nástrojem a poté, co řezný nástroj projde, se vrátí do své normální polohy, což má za následek větší tolerance u konečného vyrobeného dílu.
3 užitečné tipy pro CNC obrábění titanu
Výzvy spojené s CNC obráběním titanu jsou dostatečné k tomu, aby se mnoho rychlých výrobců obávalo výroby tohoto pokročilého materiálu. Ale jeho vynikající výkon znamená, že stále více produktových designérů hledá vysoce kvalitní titanové díly. Naštěstí zkušení strojníci a dodavatelé nástrojů z AN-Prototype přišli na několik klíčových způsobů, jak si CNC obrábění titanu alespoň trochu usnadnit.
Tip 1 – Používejte správné nástroje
S rostoucí oblibou titanových dílů přicházejí konstruktéři nástrojů s jedinečnými řešeními, jak zlepšit obrobitelnost titanu. Pokročilé nástroje nástrojů, jako jsou nástroje potažené nitridem titanu a hliníku (TiAlN) nebo karbonitridem titanu (TiCN), mohou prodloužit životnost nástroje. Nástroje s nerovnoměrným rozestupem mezi břity zároveň narušují konstrukční interferenci, která způsobuje chvění nástroje.
Obecně platí, že by si strojníci měli vybírat vysoce kvalitní nástroje navržené speciálně pro titan a tupé nástroje by měly být často kontrolovány a vyměňovány. Zvažte také použití nástroje s menším průměrem s více řeznými hranami. To pomáhá udržovat rychlost úběru kovu a zároveň snižuje hromadění tepla.
Tip 2 – Udržujte obrobek a CNC stroj v klidu
Během CNC obrábění titanu je snadné způsobit chvění nástroje, takže udělejte cokoli, abyste snížili vibrace, aby bylo CNC obrábění titanu jednodušší. Ujistěte se, že díly jsou dobře podepřeny a upevněny, aby se zabránilo deformaci obrobku, a položte vysoce kvalitní CNC stroj. Můžete dokonce zvážit použití kratších řezných nástrojů ke snížení průhybu nástroje.
Tip 3 - Nastavení parametrů CNC frézování, soustružení
CNC obrábění titanu vyžaduje pečlivé řízení teploty. Jedním z nejzřejmějších způsobů, jak udržet obrobek a nástroj chladný, je aplikovat konzistentní vysokotlakou chladicí kapalinu přímo do oblasti řezu. Vyhazování třísek z řezné zóny také zabraňuje jejich přilnutí k obráběcímu nástroji.
Zároveň je také důležité věnovat zvláštní pozornost rychlosti posuvu, rychlosti vřetena a zatížení třísky. To znamená chránit nástroje a vybavení před nadměrným namáháním a zároveň se vyhýbat příliš dlouhému setrvání ve stejné poloze.
Služby CNC obrábění titanu
AN-Prototype nabízí kompletní služby CNC obrábění titanu pro výrobu zakázkových titanových dílů ve složitých organických geometriích s úzkými tolerancemi v titanu třídy 1, titanu třídy 2 a titanu třídy 5. AN-Prototype zaručuje stálou kvalitu a rychlou dobu obratu za vždy konkurenceschopné ceny. Můžete použít až 6 různých možností následné úpravy/dokončování povrchu včetně pískování, práškového lakování, vyhlazování a leštění, elektroforézy, eloxování a dalších.