Titan je izvanredan metal poznat po svojoj visokoj čvrstoći, niskoj gustoći i izvrsnoj otpornosti na koroziju. Kao dobavljač izradaka od titana, iz prve sam ruke svjedočio rastućoj potražnji za titanom u raznim industrijama, uključujući zrakoplovnu, medicinsku i automobilsku. Međutim, strojna obrada titana može biti izazovan zadatak zbog njegovih jedinstvenih svojstava, poput niske toplinske vodljivosti i visoke kemijske reaktivnosti. Odabir pravih alata za rezanje ključan je za osiguravanje učinkovite i precizne obrade izradaka od titana. U ovom postu na blogu raspravljat ću o alatima za rezanje prikladnim za izratke od titana i dati neke uvide na temelju mog iskustva u industriji.
Razumijevanje izazova strojne obrade titana
Prije nego što se upustite u prikladne alate za rezanje, bitno je razumjeti izazove povezane s obradom titana. Titan ima relativno nisku toplinsku vodljivost, što znači da se toplina nastala tijekom procesa rezanja nastoji akumulirati na oštrici. To može dovesti do brzog trošenja alata, smanjenog vijeka trajanja alata i loše završne obrade površine. Dodatno, titan je kemijski reaktivan, posebno na visokim temperaturama, što može uzrokovati prianjanje materijala izratka na alat za rezanje, što rezultira stvaranjem ruba (BUE) i daljnjim ubrzanjem trošenja alata.
Drugi izazov je velika čvrstoća i žilavost titana. Sile rezanja općenito su veće pri obradi titana u usporedbi s drugim metalima, što zahtijeva alate za rezanje s dovoljnom snagom i krutošću. Štoviše, stvaranje strugotine kod strojne obrade titana često je kontinuirano i žilavo, što može uzrokovati probleme s evakuacijom strugotine i potencijalno oštetiti alat za rezanje ili radni komad.
Vrste alata za rezanje izradaka od titana
Rezni alati od tvrdog metala
Rezni alati od tvrdog metala naširoko se koriste za obradu titana zbog svoje visoke tvrdoće, otpornosti na trošenje i toplinske stabilnosti. Volframov karbid je najčešći tip karbida koji se koristi u alatima za rezanje. Može izdržati visoke temperature rezanja i pruža dobru otpornost na abraziju i kratersko trošenje.
- Alati od tvrdog metala s premazom: Alati od tvrdog metala izvrstan su izbor za obradu titana. Premaz, kao što je titan nitrid (TiN), titan karbonitrid (TiCN) ili aluminij titan nitrid (AlTiN), može poboljšati rad alata na nekoliko načina. Smanjuje trenje između alata i obratka, što pomaže u nižim temperaturama rezanja i sprječava stvaranje BUE. Premaz također pruža dodatni sloj zaštite od habanja, produžujući vijek trajanja alata. Na primjer, alati od tvrdog metala presvučeni AlTiN posebno su prikladni za brzu obradu titana jer mogu zadržati svoju tvrdoću i otpornost na oksidaciju na povišenim temperaturama.
- Alati od tvrdog metala: Rezni alati od tvrdog metala u potpunosti su izrađeni od tvrdog metala i nude visoku preciznost i krutost. Dostupni su u različitim geometrijama, kao što su čelna glodala, svrdla i umetci, a mogu se koristiti za širok raspon operacija strojne obrade titana, uključujući glodanje, bušenje i tokarenje. Glodala od punog karbida, na primjer, mogu pružiti izvrsnu završnu obradu površine i točnost dimenzija pri obradi komponenti od titana.
Alati za rezanje keramike
Keramički alati za rezanje još su jedna opcija za strojnu obradu titana, posebno za primjenu pri velikim brzinama i visokim temperaturama. Keramika ima izuzetno visoku tvrdoću i otpornost na habanje i može raditi pri brzinama rezanja znatno većim od karbidnih alata.
- Keramika na bazi glinice: Keramika na bazi aluminijevog oksida, kao što su kompoziti aluminijevog oksida i titanijevog karbida (Al₂O3-TiC), obično se koriste za strojnu obradu titana. Imaju dobru kemijsku stabilnost i mogu izdržati visoke temperature rezanja bez značajnog trošenja. Međutim, keramički alati su relativno krti i zahtijevaju pažljivo rukovanje i odgovarajuće parametre obrade kako bi se izbjeglo lomljenje alata.
- Silicijev nitrid (Si₃N₄) keramika: Keramika od silicij nitrida nudi visoku čvrstoću, žilavost i otpornost na toplinski udar. Prikladni su za isprekidane operacije rezanja i mogu pružiti dug vijek trajanja alata pri obradi titana. Si₃N₄ keramički umetci često se koriste u aplikacijama tokarenja i glodanja gdje je potrebna visoka produktivnost.
Alati za rezanje kubičnog bor nitrida (CBN).
Kubični borov nitrid jedan je od najtvrđih poznatih materijala, odmah iza dijamanta. CBN rezni alati izuzetno su otporni na habanje i mogu se koristiti za brzu obradu titana.
- CBN umetci: CBN pločice se obično koriste za završno tokarenje i tvrdu obradu titanovih legura. Mogu pružiti izvrsnu završnu obradu površine i točnost dimenzija, a njihova visoka otpornost na habanje omogućuje dug vijek trajanja alata. Međutim, CBN alati su relativno skupi, a njihova je primjena ograničena na određene operacije strojne obrade i kvalitete titana.
Geometrija alata i razmatranja dizajna
Uz materijal alata, geometrija i dizajn reznog alata također igraju ključnu ulogu u obradi titana. Evo nekoliko važnih razmatranja:
- Kut nagiba: Pozitivan nagibni kut može smanjiti sile rezanja i poboljšati protok strugotine, ali također može smanjiti snagu alata. Za obradu titana često se preporučuje mali pozitivni ili nulti nagibni kut kako bi se uravnotežile sile rezanja i snaga alata.
- Reljefni kut: Potreban je dovoljan kut rasterećenja kako bi se spriječilo trljanje alata o radni komad, što može stvoriti toplinu i ubrzati trošenje alata. Veći kut rasterećenja može pomoći u smanjenju trenja i poboljšanju performansi alata.
- Polumjer oštrice: Oštar rezni rub može smanjiti sile rezanja i poboljšati završnu obradu površine. Međutim, vrlo oštar rub može biti sklon pucanju. Lagano zaobljeni radijus oštrice može pružiti bolju čvrstoću oštrice dok još uvijek održava dobre rezne performanse.
- Dizajn razbijača strugotine: Učinkovit dizajn lomača strugotine ključan je za strojnu obradu titana za kontrolu stvaranja strugotine i olakšavanje evakuacije strugotine. Dobro dizajniran lomac strugotine može razbiti kontinuiranu i žilavu strugotinu na manje komade kojima se lakše upravlja, sprječavajući začepljenje strugotine i smanjujući rizik od oštećenja alata.
Primjeri primjene
Pogledajmo neke konkretne primjere primjene gore navedenih alata za rezanje izradaka od titana.
- Glodanje GR2 korita od titana otpornog na koroziju: Kod glodanjaGR2 korito od titana otporno na koroziju, može se koristiti čejno glodalo s premazom od karbida s odgovarajućom geometrijom. Premaz pomaže smanjiti trenje i stvaranje topline, dok geometrija čeonog glodala osigurava učinkovitu evakuaciju strugotine. Preporučuju se mali pozitivni nagibni kut i dovoljan rasterećeni kut kako bi se uravnotežile sile rezanja i spriječilo trošenje alata.
- Bušenje Gr1 prirubnica od titana: Za bušenjeGr1 prirubnica od titana, može se koristiti bušilica od tvrdog metala sa specijaliziranom geometrijom vrha. Čvrsti karbidni materijal pruža visoku čvrstoću i otpornost na habanje, a geometrija vrha dizajnirana je da poboljša stvaranje strugotine i učinkovitost bušenja. Obično je potrebna mala brzina napredovanja i umjerena brzina vretena kako bi se izbjeglo prekomjerno stvaranje topline i lomljenje alata.
- Tokarska prirubnica od titana Gr5: Prilikom okretanjaGr5 prirubnica od titana, CBN umetak ili umetak od presvučenog karbida mogu se koristiti ovisno o specifičnim zahtjevima. CBN pločice su prikladne za brze završne operacije, dok su presvučene karbidne pločice svestranije i mogu se koristiti i za grubu i za završnu obradu. Geometrija pločice, kao što su nagnuti kut, kut rasterećenja i dizajn lomača strugotine, treba pažljivo odabrati kako bi se optimizirala učinkovitost rezanja.
Zaključak
Obrada obradaka od titana zahtijeva pažljiv odabir alata za rezanje kako bi se prevladali izazovi povezani s ovim jedinstvenim metalom. Rezni alati od tvrdog metala, keramički rezni alati i CBN rezni alati imaju svoje prednosti i prikladni su za različite primjene strojne obrade titana. Uzimajući u obzir materijal alata, geometriju i dizajn, kao i specifične zahtjeve operacije strojne obrade, moguće je postići učinkovitu i preciznu obradu obradaka od titana.
Ako ste na tržištu visokokvalitetnih izradaka od titana ili trebate savjet o najboljim alatima za rezanje za vaše projekte obrade titana, slobodno nas kontaktirajte. Mi smo profesionalni dobavljač izradaka od titana s velikim iskustvom u industriji i predani smo pružanju najboljih proizvoda i usluga našim klijentima.
Reference
- Astahov, VP (2010). Mehanika obrade metala. Elsevier.
- Shaw, MC (2005). Principi rezanja metala. Oxford University Press.
- Trent, EM i Wright, PK (2000). Rezanje metala. Butterworth-Heinemann.