A titán alkatrészek CNC megmunkálása egyre népszerűbb a repülőgépiparban, az orvostudományban, az autóiparban és az energiaiparban. A titánötvözetek számos egyedi tulajdonsággal rendelkeznek, és gyakran a legjobb választás a CNC megmunkálású, speciális alkalmazású alkatrészekhez. A titánnak lenyűgöző szilárdság/tömeg aránya van, 40%-kal könnyebb, mint az acél, és csak 5%-kal gyengébb. Népszerűsége ellenére a titán az egyik legnehezebben megmunkálható fém. Az AN-Prototype a titán CNC megmunkálási szolgáltatásaira specializálódott, függetlenül attól, hogy milyen kihívást jelentenek az Ön speciális igényei, mi teljesítjük az Ön igényeit. Rendszeresen gyártunk különböző típusú titán alkatrészeket gyorsan és költséghatékonyan.
Titán az egyik legnagyobb mennyiségben előforduló fém a földkéregben, kívánatos anyagtulajdonságokkal rendelkezik, hegeszthető (inert atmoszférában), és rozsdamentes acélhoz hasonlóan CNC megmunkálható. Szinte minden felületmegmunkálási szolgáltatás: például homokfúvás, porfestés és elektroforézis jó eredményeket hoz, ha titán alkatrészekre alkalmazzák. A titán alkatrészeket azonban nem mindig úgy tervezik és gyártják, mint az alumínium alkatrészeket vagy az olcsóbb anyagokból készült alkatrészeket. A titán ára körülbelül 10-szerese az alumínium 6061-nek, ezért meg kell győződnie arról, hogy az alkatrészt az első menetben elkészítette. Elkeserítő módon a titán CNC megmunkálása nagy kihívást jelent.
- A titán biokompatibilis, nem mérgező fém és korrózióálló.
- A titán alkatrészek nem mágnesesek, és nagy szilárdság/tömeg arányúak.
- A titán magas oxidációs ellenállással rendelkezik.
- A titán könnyen ötvözhető vassal, vanádiummal, alumíniummal, molibdénnel és nikkellel erős fémrészek előállításához.
- A titán 100%-ban újrahasznosítható és környezetbarát fémanyag.
Ezen okok miatt a CNC titán alkatrészeket gyakran használják olyan iparágakban, mint a repülőgépipar, az autóipar és az orvostudomány.
Aerospace: repülőgépmotor-alkatrészek, törzsrészek, rotorok, kompresszorlapátok stb. Valójában a repülőgépipar hajtja a titángyártást: a világon előállított összes titán kétharmadát repülőgép-hajtóművekben és repülőgépvázakban használják fel.
Orvosi ipar: A titán alkatrészek közé tartoznak a sebészeti implantátumok (például hosszú távú csípőprotézisek) és műszerek. A fémből olyan tárgyakat is készítenek, mint például tolószékek és mankók.
A titán mechanikai tulajdonságai
- Sűrűség: 4.50 g / cm3
- Olvadáspont: 1650-1670 °C
- Forráspont: 3287 ° C
- Szakítószilárdság: 220 MPa
- Rugalmassági modulus: 116 GPa
- Nyírási modulus: 43.0 GPa
- Keménység, Brinell: 70
- Keménység, Vickers: 60
- Szakadási nyúlás: 54%
A titán fajtái
A titán közel 40 minőségben, valamint számos más ötvözetben kapható. Az 1-től 4-ig terjedő fokozatok kereskedelmileg tiszta titánnak számítanak, és a végső szakítószilárdságra vonatkozóan eltérő követelmények vonatkoznak. Az 5-ös fokozat (Ti6Al4V vagy Ti 6-4) a leggyakoribb titánötvözet, amely 6% alumíniumot és 4% vanádiumot tartalmaz. Bár a titánt és ötvözeteit gyakran csoportosítják, van köztük néhány lényeges különbség, amelyeket figyelembe kell venni az ideális CNC megmunkálási módszer meghatározása előtt.
Titán 1-4 osztályok – A titán 1–4. osztálya a legtisztább. Ezek a minőségek ötvözetlenek és kifogástalan állapotban maradnak. A minőség növekedésével a titán folyáshatára és szakítószilárdsága nő. Ez azt jelenti, hogy a 2. osztályú titán nagyobb szakítószilárdsággal és folyáshatárral rendelkezik, mint az 1. osztályú titán stb. Bár a 2. osztályú titán nem olyan erős, mint az 5. osztályú titán, könnyű és kiváló általános korrózióállósággal rendelkezik a kiváló alakíthatóság mellett. Ezek a minőségek nagy szilárdság/tömeg arányúak. Ezenkívül könnyebbek, mint az acél.
Titán 5. fokozat – Az 5-ös titán, más néven Ti 6-4, vagy Ti-6AL-4V vagy Ti6Al4V, az egyik legszélesebb körben használt titánötvözet a legkülönbözőbb alkalmazásokban. Az 5-ös fokozatú titán a legerősebb titánötvözet, jó korrózióállósággal és hegeszthetőséggel rendelkezik. Magas és mínusz hőmérsékletnek ellenálló képessége miatt a titán bizonyos alkalmazásokhoz más fémekkel, például acéllal szemben is választható. A 2-es fokozatú titánhoz képest nagyobb a hőmérsékletállósága. Ez az oka annak, hogy ezt az ötvözetet leggyakrabban vegyi feldolgozásban, orvosi, űrhajózási, tengeri és egyéb alkalmazásokban használják.
Titán 9. fokozat – A 9-es fokozatú titánötvözet nagy szilárdságáról ismert. Szakítószilárdsága nagyobb, mint a tiszta 2-es fokozatú titánötvözeteké. Ez a jobb szilárdság szobahőmérsékleten és magasabb hőmérsékleten egyaránt népszerűsíti ezt az ötvözetminőséget a különböző alkalmazásokban. Ez az ötvözetminőség Ti-3AL-2.5V néven is ismert. A 9-es osztályú titánötvözet hegeszthetősége jobb, mint az 5-ös osztályú titánötvöté.
Miért válassza a CNC megmunkálási titánt?
A legpontosabb és legolcsóbb titán alkatrészekért, CNC megmunkálás szinte mindig a legjobb választás. Ismerjük fel a titán alkatrészek gyártási folyamatainak buktatóit.
Öntött titán alkatrészek: A Rapid gyártók ritkán készítenek titán alkatrészeket öntéssel. Ennek az az oka, hogy a hevített titán heves reakcióba lép az oxigénnel, és sok öntödei tűzálló anyag nyomokban oxigént tartalmaz.
Bélyegzett grafit öntvény titán alkatrészek: A megoldás a Stamped Graphite Casting használata (az oxigénmentes grafitöntvény használata), de ez nagyon durva felületű textúrájú alkatrészeket eredményez, amelyek nem alkalmasak a legtöbb orvosi, űrkutatási és ipari alkalmazásra. Titán alkatrészeket vesztes viaszöntéssel is lehet készíteni, de ehhez vákuumkamra szükséges.
3D nyomtatás titán alkatrészek: Újabb lehetőség a titán alkatrészek additív gyártása. Néhány 3D nyomtatási technológia, mint például a Selective Laser Melting (SLM), az Electron Beam Melting (EBM) és a Direct Energy Deposition (DED) képes feldolgozni a titán 3D nyomtatási anyagokat. Ezek a 3D nyomtatórendszerek azonban drágák, és sok iparágnak még nem kell tanúsítania a 3D nyomtatott titánt a biztonság szempontjából kritikus végfelhasználói alkatrészekhez.
Látható, hogy más gyártási folyamatokhoz képest a CNC megmunkálás egy precíz, biztonságos, sokoldalú és gazdaságos módszer a titán alkatrészek gyártására.
A titán CNC megmunkálásának kihívásai
Számos kihívás és probléma merül fel a hagyományos titán CNC marásban. Ha megértik, mik ezek a kihívások, a kohászok és gépészek olyan megmunkálási megoldásokat találhatnak, amelyek kiváló minőségű megmunkált titán alkatrészeket állítanak elő.
Hőfelhalmozódás
A titán CNC megmunkálásában az egyik legnagyobb akadály az, hogy mindent hidegen tartsunk. A titán alacsony hővezető képessége lehetővé teszi, hogy a fém munkadarabok gyorsan felmelegedjenek a megmunkálási helyen. Ez növeli a megmunkáló szerszám kopását, és a titánötvözet keményedésének másodlagos hatását hozza létre, amely tovább súlyosbítja a szerszámkopást. Ha nem foglalkoznak vele, ez hátrányosan befolyásolhatja a vágási felület minőségét.
"Fudge" tulajdonságok
A titán alacsony rugalmassági modulusa miatt a titán „ragadós” hatást fejt ki a CNC megmunkálás során, és erős remegést okozhat. Ez azt okozhatja, hogy a vágó titán forgács hozzátapad a szerszámhoz. Ezek az akadályok tovább növelik a szerszámkopást és befolyásolják a kész felület minőségét.
Rugalmas deformáció
A titán rugalmas viselkedése a munkadarab elmozdulását is okozhatja a nem alátámasztott alkatrész rugalmas deformációja miatt a CNC megmunkálás során. Az alkatrész a vágószerszám által keltett erő hatására meghajlik, majd a vágószerszám elhaladása után visszatér normál helyzetébe, ami nagyobb tűréseket eredményez a legyártott végső alkatrészben.
3 hasznos tipp a titán CNC megmunkálásához
A titán CNC megmunkálásával járó kihívások elegendőek ahhoz, hogy sok gyors gyártó óvakodjon e fejlett anyag gyártásával kapcsolatban. Kiemelkedő teljesítménye azonban azt jelenti, hogy egyre több terméktervező keres kiváló minőségű titán alkatrészeket. Szerencsére az AN-Prototype szakértő megmunkálói és szerszámbeszállítói kitaláltak néhány kulcsfontosságú módszert a titán CNC megmunkálásának legalább egy kicsit megkönnyítésére.
1. tipp – Használja a megfelelő eszközöket
A titán alkatrészek növekvő népszerűségével a szerszámtervezők egyedi megoldásokkal állnak elő a titán megmunkálhatóságának javítására. A fejlett szerszámanyagok, mint például a hőálló titán-alumínium-nitrid (TiAlN) vagy a titán-karbonitrid (TiCN) bevonatú szerszámok meghosszabbíthatják a szerszám élettartamát. Ugyanakkor a forgácsolóélek közötti egyenetlen távolságú szerszámok megzavarják a konstruktív interferenciát, ami a szerszám csattanását okozza.
Általában a gépészeknek jó minőségű, kifejezetten titánhoz tervezett szerszámokat kell választaniuk, és a tompa szerszámokat gyakran ellenőrizni és cserélni kell. Fontolja meg egy kisebb átmérőjű, több vágóélű szerszám használatát is. Ez segít fenntartani a fémeltávolítási sebességet, miközben csökkenti a hőfelhalmozódást.
2. tipp – Tartsa a munkadarabot és a CNC gépet álló helyzetben
A titán CNC-megmunkálása során könnyen előidézhet szerszámremegést, ezért tegyen meg mindent a vibráció csökkentése érdekében, hogy megkönnyítse a titán CNC-megmunkálását. Győződjön meg arról, hogy az alkatrészek megfelelően vannak alátámasztva és rögzítve, hogy megakadályozzák a munkadarab deformálódását, és helyezzen el egy kiváló minőségű CNC gépet. Még rövidebb vágószerszámok használatát is fontolóra veheti a szerszám elhajlásának csökkentése érdekében.
3. tipp – CNC marás, esztergálás paraméterek beállítása
A titán CNC megmunkálása gondos hőmérséklet-szabályozást igényel. Az egyik legkézenfekvőbb módja annak, hogy a munkadarabot és a szerszámot hűvösen tartsa, ha egyenletes nagynyomású hűtőfolyadékot visz fel közvetlenül a vágási területre. A forgácsok vágási zónából való kilökése azt is megakadályozza, hogy a megmunkáló szerszámhoz tapadjanak.
Ugyanakkor kiemelt figyelmet kell fordítani az előtolási sebességre, az orsó fordulatszámára és a forgácsterhelésre is. Ez azt jelenti, hogy meg kell védeni a szerszámokat és berendezéseket a túlzott igénybevételtől, miközben elkerüli, hogy túl sokáig maradjanak ugyanabban a helyzetben.
CNC megmunkálási titán szolgáltatások
Az AN-Prototype teljes körű titán CNC megmunkálási szolgáltatást kínál összetett szerves geometriájú egyedi titán alkatrészek gyártásához, szűk tűréssel 1. osztályú titánból, 2. osztályú titánból és 5. osztályú titánból. Az AN-Prototype állandó minőséget és gyors átfutási időt garantál mindig versenyképes áron. Akár 6 különböző utókezelési/felületi kidolgozási lehetőséget is alkalmazhat, beleértve a homokfúvást, a porfestést, a simítást és polírozást, az elektroforézist, az eloxálást és még sok mást.