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 nejhojnějších kovů v zemské kůře, má žádoucí materiálové vlastnosti, je svařitelný (v inertní atmosféře) a lze jej CNC obrábět podobně jako nerezovou ocel. Téměř všechny služby povrchové úpravy, jako je pískování, práškové lakování a elektroforéza, přinesou 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. Titan stojí přibližně 10krát více než hliník 6061, takže se musíte ujistit, že díl zpracujete v 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 a kosmonautika: součásti leteckých motorů, části trupu, rotory, lopatky kompresorů atd. Letecký a kosmický průmysl je ve skutečnosti hnací silou výroby titanu: dvě třetiny veškerého titanu vyrobeného na světě se používají v leteckých motorech a dracích letadel.
Lékařský průmysl: Titanové součástky zahrnují chirurgické implantáty (například dlouhodobé náhrady kyčelního kloubu) a nástroje. Tento 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 stupně 1–4 – Titan stupně 1 až 4 je považován za nejčistší. Tyto stupně jsou nelegované a zůstávají v původním stavu. S rostoucím stupněm se zvyšuje mez kluzu a pevnost v tahu titanu. To znamená, že titan stupně 2 má větší pevnost v tahu a mez kluzu než titan stupně 1 atd. I když titan stupně 2 není tak pevný jako titan stupně 5, je lehký a má vynikající celkovou odolnost proti korozi a také vynikající tvárnost. Tyto stupně mají vysoký poměr pevnosti k hmotnosti. Navíc jsou lehčí než ocel.
Titan třídy 5 – Titan třídy 5, známý také jako Ti 6-4, Ti-6AL-4V nebo Ti6Al4V, je jednou z nejpoužívanějších titanových slitin v různých aplikacích. Titan třídy 5 je nejpevnější titanovou slitinou a má dobrou odolnost proti korozi a svařitelnost. Díky své schopnosti odolávat vysokým i mrazovým teplotám lze titan pro některé aplikace zvolit před jinými kovy, jako je ocel. Ve srovnání s titanem třídy 2 má vyšší teplotní odolnost. Proto se tento druh slitiny nejčastěji používá v chemickém zpracování, lékařství, leteckém průmyslu, námořní dopravě a dalších aplikacích.
Titan třídy 9 – Titanová slitina třídy 9 je známá svou vysokou pevností. Její pevnost v tahu je vyšší než u čistých titanových slitin třídy 2. Tato lepší pevnost při pokojové i zvýšené teplotě činí tuto třídu slitiny populárnější v celé řadě aplikací. Tato třída slitiny je také známá jako Ti-3AL-2.5V. Svařitelnost titanové slitiny třídy 9 je lepší než u titanové slitiny třídy 5.
Proč zvolit CNC obrábění titanu?
Pro nejpřesnější a nejdostupnější titanové díly je CNC obrábění téměř vždy nejlepší volbou. Pojďme si uvědomit úskalí jiných procesů pro výrobu titanových dílů.
Lité 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 stopové množství kyslíku.
Lití titanových dílů raženým grafitem: Řešením je použití lití raženým grafitem (s využitím bezkyslíkatého lití grafitu), ale to vede k velmi drsným povrchovým texturovaným dílům, které nejsou vhodné pro většinu lékařských, leteckých a průmyslových aplikací. Titanové díly lze také vyrábět litím metodou ztraceného vosku, ale to vyžaduje vakuovou komoru.
3D tisk titanových dílů: Novější možností je použití aditivní výroby pro titanové díly. Některé technologie 3D tisku, jako je selektivní laserové tavení (SLM), tavení elektronovým paprskem (EBM) a přímé nanášení energie (DED), mohou zpracovávat titanové materiály pro 3D tisk. Tyto 3D tiskové systémy jsou však drahé a mnoho průmyslových odvětví dosud necertifikovalo 3D tištěný titan pro použití v bezpečnostně kritických koncových dílech.
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.
