Titanio con lavorazione CNC
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Il servizio definitivo per la lavorazione CNC del titanio

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La lavorazione CNC di parti in titanio è diventata sempre più popolare nei settori aerospaziale, medico, automobilistico ed energetico. Le leghe di titanio hanno molte proprietà uniche e sono spesso la scelta migliore per pezzi lavorati a CNC con applicazioni speciali. Il titanio ha un rapporto resistenza/peso impressionante, essendo il 40% più leggero dell'acciaio e solo il 5% più debole. Nonostante la sua popolarità, il titanio è uno dei metalli più difficili da lavorare. AN-Prototype è specializzato in servizi di lavorazione CNC del titanio, non importa quanto siano impegnative le tue esigenze speciali, soddisferemo le tue esigenze. Produciamo regolarmente diversi tipi di parti in titanio in modo rapido ed economico.

lavorazione CNC di parti in titanio

Titanio è uno dei metalli più abbondanti sulla crosta terrestre, ha proprietà materiali desiderabili, è saldabile (in un'atmosfera inerte) e può essere lavorato a CNC come l'acciaio inossidabile. Quasi tutti i servizi di finitura superficiale: come sabbiatura, verniciatura a polvere ed elettroforesi produrranno buoni risultati se applicati su parti in titanio. Tuttavia, le parti in titanio non sono sempre progettate e prodotte allo stesso modo delle parti in alluminio o delle parti realizzate con materiali a basso costo. Il titanio costa circa 10 volte quello dell'alluminio 6061, quindi devi assicurarti di completare la parte al primo passaggio. Purtroppo, la lavorazione CNC del titanio è molto impegnativa.

Per questi motivi, le parti in titanio CNC vengono spesso utilizzate in settori quali quello aerospaziale, automobilistico e medico.

Aerospaziale: parti di motori di aerei, parti di fusoliera, rotori, pale di compressori, ecc. Infatti, l'industria aerospaziale guida la produzione di titanio: due terzi di tutto il titanio prodotto nel mondo viene utilizzato nei motori e nelle cellule degli aerei.

Industria medica: Le parti in titanio includono impianti chirurgici (come le sostituzioni dell'anca a lungo termine) e strumenti. Il metallo viene utilizzato anche per realizzare oggetti come sedie a rotelle e stampelle.

Proprietà meccaniche del titanio

Tipi di titanio

Il titanio è disponibile in quasi 40 gradi, oltre a numerose altre leghe. I gradi da 1 a 4 sono considerati titanio commercialmente puro e presentano requisiti diversi per la resistenza alla trazione finale. Il grado 5 (Ti6Al4V o Ti 6-4) è la lega di titanio più comune, contenente il 6% di alluminio e il 4% di vanadio. Sebbene il titanio e le sue leghe siano spesso raggruppati insieme, esistono alcune differenze fondamentali tra loro che devono essere notate prima di determinare il metodo di lavorazione CNC ideale.

Gradi di titanio 1-4 – I gradi di titanio da 1 a 4 sono considerati i più puri. Questi gradi non sono legati e rimangono nella loro condizione originaria. All'aumentare del grado, aumentano la resistenza allo snervamento e la resistenza alla trazione del titanio. Ciò significa che il titanio di grado 2 ha una maggiore resistenza alla trazione e allo snervamento rispetto al titanio di grado 1 e così via. Sebbene il titanio di grado 2 non sia resistente quanto il titanio di grado 5, è leggero e ha un'eccellente resistenza complessiva alla corrosione oltre a un'eccellente formabilità. Questi gradi hanno un elevato rapporto resistenza/peso. Inoltre, sono più leggeri dell'acciaio.

Grado di titanio 5 – Il titanio grado 5, noto anche come Ti 6-4, o Ti-6AL-4V, o Ti6Al4V, è una delle leghe di titanio più utilizzate in una varietà di applicazioni. Il titanio grado 5 è la lega di titanio più resistente e ha una buona resistenza alla corrosione e saldabilità. Grazie alla sua capacità di resistere a temperature elevate e sotto lo zero, il titanio può essere scelto rispetto ad altri metalli come l'acciaio per alcune applicazioni. Rispetto al titanio di grado 2, ha una maggiore resistenza alla temperatura. Questo è il motivo per cui questo grado di lega è più comunemente utilizzato nelle applicazioni chimiche, mediche, aerospaziali, marine e di altro tipo.

Grado di titanio 9 – La lega di titanio di grado 9 è nota per la sua elevata resistenza. La sua resistenza alla trazione è superiore a quella delle leghe di titanio puro di grado 2. Questa migliore resistenza sia a temperature ambiente che elevate rende questo tipo di lega più popolare in una varietà di applicazioni. Questo grado di lega è noto anche come Ti-3AL-2.5V. La saldabilità della lega di titanio di grado 9 è migliore di quella della lega di titanio di grado 5.

Perché scegliere il titanio con lavorazione CNC?

Per le parti in titanio più precise e convenienti, Lavorazione CNC è quasi sempre la soluzione migliore. Riconosciamo le insidie ​​​​di altri processi per la realizzazione di parti in titanio.

Parti in titanio fuso: I produttori rapidi raramente realizzano parti in titanio mediante fusione. Questo perché il titanio riscaldato reagisce violentemente con l'ossigeno e molti refrattari di fonderia contengono tracce di ossigeno.

Parti in titanio con fusione di grafite stampata: La soluzione è utilizzare la fusione di grafite stampata (utilizzando la fusione di grafite senza ossigeno), ma questo produce parti con superficie molto ruvida che non sono adatte per la maggior parte delle applicazioni mediche, aerospaziali e industriali. Le parti in titanio possono anche essere realizzate mediante fusione a cera persa, ma ciò richiede una camera a vuoto.

Parti in titanio per stampa 3D: Un’opzione più recente consiste nell’utilizzare la produzione additiva per le parti in titanio. Alcune tecnologie di stampa 3D come Selective Laser Melting (SLM), Electron Beam Melting (EBM) e Direct Energy Deposition (DED) possono elaborare materiali di stampa 3D in titanio. Tuttavia, questi sistemi di stampa 3D sono costosi e molte industrie devono ancora certificare il titanio stampato in 3D per parti di uso finale critiche per la sicurezza.

Si può vedere che, rispetto ad altri processi di produzione, la lavorazione CNC è un metodo preciso, sicuro, versatile ed economico per produrre parti in titanio.

Le sfide della lavorazione CNC del titanio

Ci sono molte sfide e problemi nella tradizionale fresatura CNC del titanio. Comprendendo quali sono queste sfide, metallurgisti e macchinisti possono trovare soluzioni di lavorazione che producono parti in titanio lavorate di alta qualità.

Accumulo di calore

Uno dei maggiori ostacoli nella lavorazione CNC del titanio è mantenere tutto fresco. La bassa conduttività termica del titanio consente ai pezzi metallici di accumulare rapidamente calore nel luogo di lavorazione. Ciò aumenta l'usura dell'utensile di lavorazione e crea un effetto secondario di indurimento della lega di titanio che aggrava ulteriormente l'usura dell'utensile. Se non risolto, ciò può avere un effetto negativo sulla qualità della superficie tagliata.

Proprietà "Fudge".

Il basso modulo di elasticità del titanio fa sì che abbia un effetto “appiccicoso” durante la lavorazione CNC e può causare gravi vibrazioni. Ciò può far sì che i trucioli di titanio tagliati si attacchino all'utensile. Questi ostacoli aumentano ulteriormente l’usura dell’utensile e influiscono sulla qualità della superficie finita.

Deformazione elastica

Il comportamento elastico del titanio può anche causare lo spostamento del pezzo a causa della deformazione elastica nella parte non supportata durante la lavorazione CNC. La parte si piega a causa della forza generata dall'utensile da taglio e poi ritorna nella sua posizione normale dopo il passaggio dell'utensile da taglio, determinando tolleranze più ampie nella parte finale prodotta.

3 suggerimenti utili per la lavorazione CNC del titanio

Le sfide della lavorazione CNC del titanio sono sufficienti a rendere molti produttori veloci diffidenti nei confronti della produzione di questo materiale avanzato. Ma le sue prestazioni eccezionali fanno sì che sempre più progettisti di prodotti cerchino componenti in titanio di alta qualità. Fortunatamente, gli esperti macchinisti e i fornitori di utensili di AN-Prototype hanno escogitato alcuni modi chiave per rendere almeno un po’ più semplice la lavorazione CNC del titanio.

Suggerimento 1: utilizza gli strumenti giusti

Con la crescente popolarità delle parti in titanio, i progettisti di utensili stanno escogitando soluzioni uniche per migliorare la lavorabilità del titanio. I materiali avanzati per utensili, come gli utensili rivestiti in nitruro di titanio alluminio (TiAlN) o carbonitruro di titanio (TiCN) resistenti al calore, possono prolungare la durata dell'utensile. Allo stesso tempo, gli utensili con una distanza non uniforme tra i taglienti interrompono le interferenze costruttive che causano vibrazioni dell'utensile.

In generale, i macchinisti dovrebbero scegliere strumenti di alta qualità progettati specificamente per il titanio e gli strumenti smussati dovrebbero essere ispezionati e sostituiti frequentemente. Considerare anche l'utilizzo di uno strumento di diametro inferiore con più taglienti. Ciò aiuta a mantenere i tassi di rimozione del metallo riducendo l'accumulo di calore.

Suggerimento 2: mantenere fermi il pezzo e la macchina CNC

È facile causare vibrazioni dell'utensile durante la lavorazione CNC del titanio, quindi fai tutto il possibile per ridurre le vibrazioni e rendere più semplice la lavorazione CNC del titanio. Assicurarsi che le parti siano ben supportate e fissate per evitare che il pezzo si deformi e disporre una macchina CNC di alta qualità. Potresti anche prendere in considerazione l'utilizzo di utensili da taglio più corti per ridurre la deflessione dell'utensile.

Suggerimento 3: regolazione dei parametri di fresatura e tornitura CNC

La lavorazione CNC del titanio richiede un'attenta gestione della temperatura. Uno dei modi più ovvi per mantenere freschi il pezzo e l'utensile è applicare un refrigerante costante ad alta pressione direttamente sull'area di taglio. L'espulsione dei trucioli lontano dalla zona di taglio impedisce inoltre che si attacchino all'utensile di lavorazione.

Allo stesso tempo, è anche importante prestare particolare attenzione alla velocità di avanzamento, alla velocità del mandrino e al carico di truciolo. Ciò significa proteggere strumenti e attrezzature da stress eccessivi evitando di restare troppo a lungo nella stessa posizione.

Servizi di lavorazione CNC del titanio

AN-Prototype offre un servizio completo di lavorazione CNC del titanio per produrre parti personalizzate in titanio in geometrie organiche complesse con tolleranze strette in titanio di grado 1, titanio di grado 2 e titanio di grado 5. AN-Prototype garantisce qualità costante e tempi di consegna rapidi a prezzi sempre competitivi. È possibile applicare fino a 6 diverse opzioni di post-trattamento/finitura superficiale tra cui sabbiatura, verniciatura a polvere, levigatura e lucidatura, elettroforesi, anodizzazione e altro ancora.

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