Titanijum je izuzetan metal poznat po svojoj visokoj čvrstoći, maloj gustini i odličnoj otpornosti na koroziju. Kao dobavljač obradaka od titanijuma, iz prve ruke sam bio svedok rastuće potražnje za titanijumom u različitim industrijama, uključujući vazduhoplovstvo, medicinu i automobilsku industriju. Međutim, obrada titanijuma može biti izazovan zadatak zbog njegovih jedinstvenih svojstava, kao što su niska toplotna provodljivost i visoka hemijska reaktivnost. Odabir pravog alata za rezanje je ključan za osiguravanje efikasne i precizne obrade titanijumskih radnih komada. U ovom postu na blogu ću raspravljati o alatima za rezanje prikladnim za obradak od titanijuma i dati neke uvide na osnovu mog iskustva u industriji.
Razumijevanje izazova obrade titanijuma
Prije nego što uđemo u odgovarajuće alate za rezanje, bitno je razumjeti izazove povezane s obradom titana. Titanijum ima relativno nisku toplotnu provodljivost, što znači da toplota nastala tokom procesa rezanja ima tendenciju da se akumulira na ivici rezanja. To može dovesti do brzog trošenja alata, smanjenog vijeka trajanja alata i loše obrade površine. Osim toga, titan je kemijski reaktivan, posebno na visokim temperaturama, što može uzrokovati prianjanje materijala radnog predmeta za rezni alat, što rezultira nagomilanom ivicom (BUE) i daljnjim ubrzavanjem trošenja alata.
Drugi izazov je visoka čvrstoća i žilavost titanijuma. Sile rezanja su generalno veće kada se obrađuje titanijum u poređenju sa drugim metalima, što zahteva rezne alate dovoljne čvrstoće i krutosti. Štaviše, formiranje strugotine u mašinskoj obradi titanijuma je često kontinuirano i žilavo, što može izazvati probleme sa evakuacijom strugotine i potencijalno oštetiti rezni alat ili radni komad.
Vrste alata za rezanje titanijumskih obradaka
Alati za rezanje od tvrdog metala
Alati za rezanje od tvrdog metala se široko koriste za obradu titanijuma zbog svoje visoke tvrdoće, otpornosti na habanje i termičke stabilnosti. Volfram karbid je najčešći tip karbida koji se koristi u reznim alatima. Može izdržati visoke temperature rezanja i pruža dobru otpornost na habanje i trošenje kratera.
- Alati od tvrdog metala: Alati od tvrdog metala su odličan izbor za mašinsku obradu titanijuma. Premaz, kao što je titanijum nitrid (TiN), titanijum karbonitrid (TiCN) ili aluminijum titanijum nitrid (AlTiN), može poboljšati performanse alata na nekoliko načina. Smanjuje trenje između alata i radnog komada, što pomaže u snižavanju temperature rezanja i sprečava stvaranje BUE. Premaz također pruža dodatni sloj zaštite od habanja, produžavajući vijek trajanja alata. Na primjer, AlTiN presvučeni karbidni alati posebno su pogodni za obradu titana velikom brzinom jer mogu održati svoju tvrdoću i otpornost na oksidaciju na povišenim temperaturama.
- Alati od punog karbida: Alati za rezanje od punog karbida su u potpunosti napravljeni od karbida i nude visoku preciznost i krutost. Dostupni su u različitim geometrijama, kao što su krajnja glodala, bušilice i umetci, i mogu se koristiti za širok spektar operacija obrade titanijuma, uključujući glodanje, bušenje i tokarenje. Završne glodalice od čvrstog karbida, na primjer, mogu pružiti odličnu završnu obradu površine i preciznost dimenzija prilikom obrade titanijskih komponenti.
Alati za rezanje keramike
Keramički alati za rezanje su još jedna opcija za obradu titanijuma, posebno za aplikacije velike brzine i visoke temperature. Keramika ima izuzetno visoku tvrdoću i otpornost na habanje i može raditi pri brzinama znatno većim od karbidnih alata.
- Keramika na bazi glinice: Keramika na bazi glinice, kao što je kompozit aluminij-titanijum karbida (Al₂O₃-TiC), obično se koristi za mašinsku obradu titana. Imaju dobru hemijsku stabilnost i mogu izdržati visoke temperature rezanja bez značajnog habanja. Međutim, keramički alati su relativno lomljivi i zahtijevaju pažljivo rukovanje i ispravne parametre obrade kako bi se izbjeglo lomljenje alata.
- Silicijum nitrid (Si₃N₄) Keramika: Keramika od silicijum nitrida nudi visoku čvrstoću, žilavost i otpornost na termalni udar. Pogodni su za prekinute operacije rezanja i mogu osigurati dug vijek trajanja alata prilikom obrade titana. Si₃N₄ keramički umetci se često koriste u aplikacijama tokarenja i glodanja gdje je potrebna visoka produktivnost.
Kubni bor nitrid (CBN) alati za rezanje
Kubni bor nitrid je jedan od najtvrđih poznatih materijala, odmah iza dijamanta. CBN rezni alati su izuzetno otporni na habanje i mogu se koristiti za brzu mašinsku obradu titanijuma.
- CBN umetci: CBN umetci se obično koriste za završno tokarenje i tvrdu obradu titanijumskih legura. Mogu pružiti odličnu završnu obradu površine i točnost dimenzija, a njihova visoka otpornost na habanje omogućava dug vijek trajanja alata. Međutim, CBN alati su relativno skupi, a njihova primjena je ograničena na određene operacije obrade i vrste titana.
Razmatranje geometrije alata i dizajna
Osim materijala alata, geometrija i dizajn reznog alata također igraju ključnu ulogu u strojnoj obradi titana. Evo nekoliko važnih razmatranja:
- Rake Angle: Pozitivan nagibni ugao može smanjiti silu rezanja i poboljšati protok strugotine, ali također može smanjiti snagu alata. Za obradu titanijuma, mali pozitivni ili nulti ugao nagiba se često preporučuje da bi se izbalansirale sile rezanja i snaga alata.
- Reljefni ugao: Potreban je dovoljan ugao rasterećenja kako bi se spriječilo trljanje alata o radni predmet, što može stvoriti toplinu i ubrzati habanje alata. Veći ugao rasterećenja može pomoći u smanjenju trenja i poboljšanju performansi alata.
- Radijus rezne ivice: Oštra rezna ivica može smanjiti silu rezanja i poboljšati završnu obradu površine. Međutim, vrlo oštra ivica može biti sklona pucanju. Blago zaobljeni radijus rezne ivice može pružiti bolju čvrstoću ivica uz istovremeno održavanje dobrih performansi rezanja.
- Dizajn razbijača strugotine: Efikasan dizajn razbijača strugotine je neophodan za mašinsku obradu titanijuma za kontrolu formiranja strugotine i olakšavanje evakuacije strugotine. Dobro dizajniran lomač strugotine može razbiti neprekinute i žilave strugotine na manje komade kojima je lakše upravljati, sprečavajući začepljenje strugotine i smanjujući rizik od oštećenja alata.
Primjeri primjene
Pogledajmo neke specifične primjere primjene korištenja gornjih alata za rezanje za titanijumske obratke.
- Glodanje GR2 Titanijumsko korito otporno na koroziju: Prilikom glodanjaGR2 Titanijumsko korito otporno na koroziju, može se koristiti obložena karbidna glodalica odgovarajuće geometrije. Premaz pomaže u smanjenju trenja i stvaranja topline, dok geometrija krajnjeg glodala osigurava efikasno odvođenje strugotine. Preporučuju se mali pozitivni prednji ugao i dovoljan ugao rasterećenja kako bi se uravnotežile sile rezanja i spriječilo trošenje alata.
- Prirubnica za bušenje Gr1 od titana: Za bušenjeGr1 Titanijumska prirubnica, može se koristiti bušilica od čvrstog karbida sa specijalizovanom geometrijom tačke. Čvrsti karbidni materijal pruža visoku čvrstoću i otpornost na habanje, a geometrija vrha je dizajnirana da poboljša formiranje strugotine i efikasnost bušenja. Sporo pomak i umjerena brzina vretena obično su potrebni kako bi se izbjeglo prekomjerno stvaranje topline i lom alata.
- Tokarenje Gr5 titanijumske prirubnice: Prilikom okretanjaGr5 Titanijumska prirubnica, CBN umetak ili obloženi umetak od tvrdog metala mogu se koristiti ovisno o specifičnim zahtjevima. CBN umetci su pogodni za operacije završne obrade velikom brzinom, dok su obloženi karbidni umetci svestraniji i mogu se koristiti i za grubu i za završnu obradu. Geometrija umetka, kao što je nagibni ugao, ugao reljefa i dizajn lomača strugotine, treba pažljivo odabrati kako bi se optimizovale performanse rezanja.
Zaključak
Obrada radnih komada od titanijuma zahteva pažljiv odabir alata za rezanje kako bi se prevazišli izazovi povezani sa ovim jedinstvenim metalom. Alati za rezanje od tvrdog metala, keramički rezni alati i CBN rezni alati imaju svoje prednosti i pogodni su za različite primjene strojne obrade titana. Uzimajući u obzir materijal alata, geometriju i dizajn, kao i specifične zahtjeve operacije obrade, moguće je postići efikasnu i preciznu obradu titanijumskih obradaka.
Ako ste na tržištu visokokvalitetnih obradaka od titanijuma ili trebate savjet o najboljim alatima za rezanje za vaše projekte strojne obrade titanijuma, slobodno nas kontaktirajte. Mi smo profesionalni dobavljač titanijumskih obradaka sa velikim iskustvom u industriji i posvećeni smo pružanju naših kupaca najboljim proizvodima i uslugama.
Reference
- Astahov, VP (2010). Mehanika rezanja metala. Elsevier.
- Shaw, MC (2005). Principi rezanja metala. Oxford University Press.
- Trent, EM, & Wright, PK (2000). Metal Cutting. Butterworth-Heinemann.