CNC-bearbejdning af titanium-dele er blevet mere og mere populært i rumfarts-, medicin-, bil- og energiindustrien. Titaniumlegeringer har mange unikke egenskaber og er ofte det bedste valg til CNC-bearbejdede dele med specielle applikationer. Titanium har et imponerende styrke-til-vægt-forhold, idet det er 40 % lettere end stål og kun 5 % svagere. På trods af sin popularitet er titanium et af de sværeste metaller at bearbejde. AN-Prototype er specialiseret i CNC-bearbejdning af titanium-tjenester, uanset hvor udfordrende dine specielle krav er, vil vi opfylde dine krav. Vi fremstiller jævnligt forskellige typer titaniumdele hurtigt og omkostningseffektivt.
Titanium er et af de mest udbredte metaller på jordskorpen, har ønskelige materialeegenskaber, er svejsbart (i en inert atmosfære) og kan CNC-bearbejdes som rustfrit stål. Næsten alle overfladebehandlinger: såsom sandblæsning, pulverlakering og elektroforese vil give gode resultater, når de påføres titaniumdele. Men titanium dele er ikke altid designet og fremstillet på samme måde som aluminium dele eller dele lavet af billigere materialer. Titanium koster omkring 10 gange så meget som aluminium 6061, så du skal sikre dig, at du får arbejdet færdigt i første omgang. Frustrerende nok er CNC-bearbejdning af titanium meget udfordrende.
- Titanium er et biokompatibelt, ikke-giftigt metal og er korrosionsbestandigt.
- Titanium dele er ikke-magnetiske og har et højt styrke til vægtforhold.
- Titanium har høj oxidationsmodstand.
- Titanium kan let legeres med jern, vanadium, aluminium, molybdæn og nikkel for at producere stærke metaldele.
- Titanium er 100 % genanvendeligt og er et miljøvenligt metalmateriale.
Af disse grunde bruges CNC titanium dele ofte i industrier som rumfart, bilindustrien og medicinsk.
Aerospace: flymotordele, skrogdele, rotorer, kompressorblade osv. Faktisk driver luftfartsindustrien titaniumproduktionen: To tredjedele af alt titanium, der produceres i verden, bruges i flymotorer og flyskrog.
Medicinsk industri: Titanium dele omfatter kirurgiske implantater (såsom langvarige hofteudskiftninger) og instrumenter. Metallet bruges også til at lave genstande såsom kørestole og krykker.
Titaniums mekaniske egenskaber
- Massefylde: 4.50 g / cm3
- Smeltepunkt: 1650-1670 °C
- Kogepunkt: 3287 ° C
- Trækstyrke: 220 MPa
- Elasticitetsmodul: 116 GPa
- Forskydningsmodul: 43.0 GPa
- Hårdhed, Brinell: 70
- Hårdhed, Vickers: 60
- Forlængelse ved pause: 54 %
Typer af titanium
Titanium fås i næsten 40 kvaliteter, samt flere andre legeringer. Grad 1 til 4 betragtes som kommercielt rent titanium og har varierende krav til ultimativ trækstyrke. Grade 5 (Ti6Al4V eller Ti 6-4) er den mest almindelige titanlegering, der indeholder 6% aluminium og 4% vanadium. Selvom titanium og dets legeringer ofte er grupperet sammen, er der nogle vigtige forskelle mellem dem, der skal bemærkes, før man bestemmer den ideelle CNC-bearbejdningsmetode.
Titanium Grader 1-4 – Titanium kvaliteter 1 til 4 betragtes som de reneste. Disse kvaliteter er ulegerede og forbliver i deres uberørte stand. Når karakteren stiger, øges flydespændingen og trækstyrken af titanium. Det betyder, at grad 2 titanium har større trækstyrke og flydespænding end grad 1 titanium, og så videre. Mens grad 2 titanium ikke er så stærk som grad 5 titanium, er det let og har fremragende overordnet korrosionsbestandighed ud over fremragende formbarhed. Disse kvaliteter har et højt styrke til vægtforhold. Derudover er de lettere end stål.
Titanium klasse 5 - Titanium grade 5, også kendt som Ti 6-4, eller Ti-6AL-4V eller Ti6Al4V, er en af de mest udbredte titanlegeringer i en række forskellige anvendelser. Titanium grade 5 er den stærkeste titanlegering og har god korrosionsbestandighed og svejsbarhed. På grund af dets evne til at modstå høje temperaturer og minusgrader, kan titanium vælges frem for andre metaller såsom stål til nogle applikationer. Sammenlignet med grad 2 titanium har den højere temperaturbestandighed. Dette er grunden til, at denne legering er mest almindeligt anvendt i kemisk behandling, medicinsk, rumfart, marine og andre applikationer.
Titanium klasse 9 – Grade 9 titanlegering er kendt for sin høje styrke. Dens trækstyrke er højere end for rene klasse 2 titanlegeringer. Denne bedre styrke ved både rum- og forhøjede temperaturer gør denne legeringskvalitet mere populær i en række forskellige anvendelser. Denne legeringskvalitet er også kendt som Ti-3AL-2.5V. Svejsbarheden af grad 9 titanlegering er bedre end grad 5 titanlegering.
Hvorfor vælge CNC-bearbejdning af titan?
For de mest nøjagtige og overkommelige titanium dele, CNC bearbejdning er næsten altid den bedste mulighed. Lad os genkende faldgruberne ved andre processer til fremstilling af titaniumdele.
Støbte titanium dele: Rapid-producenter laver sjældent titaniumdele ved støbning. Dette skyldes, at opvarmet titanium reagerer voldsomt med ilt, og mange ildfaste støberi indeholder spor af ilt.
Stemplede grafitstøbte titandele: Løsningen er at bruge stemplet grafitstøbning (ved hjælp af iltfri grafitstøbning), men dette giver meget ru overfladeteksturerede dele, som ikke er egnede til de fleste medicinske, rumfarts- og industrielle applikationer. Titanium dele kan også fremstilles ved tabt voksstøbning, men dette kræver et vakuumkammer.
3D-udskrivning af titanium dele: En nyere mulighed er at bruge additiv fremstilling til titaniumdele. Nogle få 3D-printteknologier såsom Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM) og Direct Energy Deposition (DED) kan behandle titanium 3D-printmaterialer. Disse 3D-printsystemer er imidlertid dyre, og mange industrier har endnu ikke certificeret 3D-printet titanium til sikkerhedskritiske slutbrugsdele.
Det kan ses, at sammenlignet med andre fremstillingsprocesser er CNC-bearbejdning en præcis, sikker, alsidig og økonomisk metode til fremstilling af titaniumdele.
Udfordringerne ved CNC-bearbejdning af titan
Der er mange udfordringer og problemer i traditionel titanium CNC fræsning. Ved at forstå, hvad disse udfordringer er, kan metallurger og maskinmestre finde bearbejdningsløsninger, der producerer bearbejdede titaniumdele af høj kvalitet.
Varmeakkumulering
En af de største forhindringer i CNC-bearbejdning af titanium er at holde alt køligt. Titaniums lave varmeledningsevne gør det muligt for metalemner hurtigt at opbygge varme på bearbejdningsstedet. Dette øger sliddet på bearbejdningsværktøjet og skaber en sekundær effekt af titanlegeringshærdning, som yderligere forværrer værktøjsslid. Hvis det ikke behandles, kan dette have en negativ indvirkning på kvaliteten af snitfladen.
"Fudge" egenskaber
Titaniums lave elasticitetsmodul får det til at have en "klæbende" effekt ved CNC-bearbejdning og kan forårsage alvorlig skravling. Dette kan forårsage, at skærende titaniumspåner klæber til værktøjet. Disse forhindringer øger værktøjets slid yderligere og påvirker den færdige overfladekvalitet.
Elastisk deformation
Titaniums elastiske opførsel kan også forårsage, at emnet forskydes ved elastisk deformation i den ikke-understøttede del under CNC-bearbejdning. Delen bøjes på grund af kraften genereret af skæreværktøjet og vender derefter tilbage til sin normale position, efter at skæreværktøjet har passeret, hvilket resulterer i større tolerancer i den endelige fremstillede del.
3 nyttige tips til CNC-bearbejdning af titan
Udfordringerne ved CNC-bearbejdning af titanium er nok til at gøre mange hurtige fabrikanter på vagt over for at fremstille dette avancerede materiale. Men dens enestående ydeevne betyder, at flere og flere produktdesignere søger titaniumdele af høj kvalitet. Heldigvis har de erfarne maskinmestre og værktøjsleverandører hos AN-Prototype fundet ud af et par vigtige måder at gøre titanium CNC-bearbejdning i det mindste en smule lettere.
Tip 1 - Brug de rigtige værktøjer
Med den stigende popularitet af titaniumdele kommer værktøjsdesignere med unikke løsninger til at forbedre bearbejdeligheden af titanium. Avancerede værktøjsmaterialer, såsom varmebestandigt titaniumaluminiumnitrid (TiAlN) eller titaniumcarbonitrid (TiCN) coatede værktøjer, kan forlænge værktøjets levetid. Samtidig forstyrrer værktøjer med ujævn afstand mellem skærene konstruktiv interferens, der forårsager værktøjssnak.
Generelt bør maskinmestre vælge værktøj af høj kvalitet, der er designet specielt til titanium, og sløvt værktøj bør efterses og udskiftes ofte. Overvej også at bruge et værktøj med mindre diameter med flere skær. Dette hjælper med at opretholde metalfjernelseshastigheder, mens varmeopbygningen reduceres.
Tip 2 - Hold emnet og CNC-maskinen stationære
Det er nemt at forårsage værktøjssnak under CNC-bearbejdning af titanium, så gør alt hvad du kan gøre for at reducere vibrationerne for at gøre CNC-bearbejdning af titanium lettere. Sørg for, at delene er godt understøttet og fikseret for at forhindre, at emnet deformeres, og læg en CNC-maskine af høj kvalitet. Du kan endda overveje at bruge kortere skæreværktøjer for at reducere værktøjets afbøjning.
Tip 3 - Justering af CNC fræsning, drejeparametre
CNC-bearbejdning af titanium kræver omhyggelig temperaturstyring. En af de mest oplagte måder at holde dit emne og værktøj køligt på er at påføre en konsekvent højtrykskølevæske direkte på skæreområdet. Udstødning af spåner væk fra skærezonen forhindrer dem også i at klæbe til bearbejdningsværktøjet.
Samtidig er det også vigtigt at være særlig opmærksom på tilspændingshastighed, spindelhastighed og spånbelastning. Det betyder, at du skal beskytte værktøj og udstyr mod overdreven stress, samtidig med at du undgår at blive i samme position for længe.
CNC bearbejdning af titanium tjenester
AN-Prototype tilbyder en komplet titanium CNC-bearbejdningsservice til fremstilling af brugerdefinerede titaniumdele i komplekse organiske geometrier med snævre tolerancer i grad 1 titanium, grad 2 titanium og grad 5 titanium. AN-Prototype garanterer ensartet kvalitet og hurtig ekspeditionstid til altid konkurrencedygtige priser. Du kan anvende op til 6 forskellige muligheder for efterbehandling/overfladebehandling, herunder sandblæsning, pulverlakering, udglatning og polering, elektroforese, anodisering og mere.