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Optimieren Sie die Endbearbeitungsmethode von Titanlegierungen

Titan wird häufig bei der Herstellung von kritischen Luft- und Raumfahrtkomponenten und medizinischen Geräten verwendet. Es hat ein hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit, wodurch es für dünnwandige Konstruktionen geeignet ist.

Es ist kein Geheimnis, dass Titanlegierungen schwer zu bearbeiten sind, insbesondere im Vergleich zu gewöhnlichem Stahl und Edelstahl. Es hat eine schlechte Wärmeleitfähigkeit und erzeugt eine hohe Schnittkraft und Hitze an der Schneide. Dieses Material hat einen großen Bedarf an Schneidwerkzeugen. Bei unsachgemäßer Handhabung führt dies zu vorzeitigem Werkzeugverschleiß und schlechter Oberflächenqualität.

Das Feindrehen von Titan muss ein Nassverfahren sein. Ein hochpräziser Kühlschmierstoff hat offensichtliche Vorteile, insbesondere weil er in den Schneidbereich geleitet werden kann. Foto mit freundlicher Genehmigung von Sandvik Coromant.

Der geringe Elastizitätsmodul führt dazu, dass die größeren Teile dieser Materialien zurückfedern. Diese Modularität ist einer der Vorteile von Materialien, insbesondere für strukturelle Luft- und Raumfahrtkomponenten, die diese Mobilität erfordern. Dies stellt jedoch eine Herausforderung für die Bearbeitung dar, die normalerweise zu Werkzeugvibrationen, Rattern und schlechter Oberflächengüte führt.

Edwin Tonne, Schulungs- und Technikexperte bei Horn USA Inc. in Franklin, Tennessee, sagte: „Titan schert normalerweise nicht effektiv, daher prallt das Material zurück und die Maßkontrolle der Teile ist schwieriger.“ Sorgfältige Wartung kann dieses Problem lösen. Außerdem werden beim Schlichten Kraft und Wärme auf einen kleinen Teil der Schneide konzentriert, wodurch die Schneide schneller bricht als bei anderen Materialien. “

Bestimmte Anwendungen, insbesondere kritische Komponenten in der Luft- und Raumfahrt, stellen strenge Anforderungen an die Oberflächenintegrität. Viele Geschäfte setzen seit vielen Jahren zuverlässige und bewährte Prozesse ein. Diese Prozesse mögen zwar laufen, aber mit der Entwicklung neuester Werkzeuge ergeben sich in der Regel bessere oder mehr Produktionsmöglichkeiten, insbesondere in Bezug auf die Veredelung.

Optimieren Sie die Endbearbeitungsmethode von Titanlegierungen

Kevin Burton, Drehprodukt- und Anwendungsexperte bei Sandvik Coromant in Mississauga, Ontario, sagte: „Wir haben viele Geschäfte gesehen, die zögern, den aktuellen Prozess zu ändern, auch wenn es besser bedeutet Oberflächenbehandlung.“ „Wenn das zertifizierte Verfahren unbeschichtete Hartmetallklingen verwendet, dann möchte das Geschäft aus zeitlicher und finanzieller Sicht aufgrund der zusätzlichen Kosten möglicherweise nicht auf beschichtete oder Diamantklingen umsteigen. Bei den Noten ist die Situation die gleiche. Mit dem Aufkommen einer neuen Generation von Sorten, die zwar normalerweise die gleichen Elemente haben, aber mit unterschiedlichen Prozentsätzen, sehen einige Farben anders aus. Allerdings neigen die Geschäfte dazu, sich Sorgen über die Beschichtung zu machen, die auf der Oberfläche der Teile zurückbleibt.“

Burton wies darauf hin, dass die Aufrüstung auf neue Schneidwerkzeuge mit anderen Beschichtungen oder Qualitäten die Produktivität erheblich steigern und die Oberflächenqualität verbessern kann, obwohl der aktuelle Prozess möglicherweise läuft.

Wählen Sie die richtige Klinge

Unbeschichtete Klingen aus Titanlegierung werden seit vielen Jahren in Geschäften verwendet, und viele sind noch immer im Einsatz. Es gibt jedoch viele verschiedene Arten von Titan und andere Faktoren müssen berücksichtigt werden, um beim Drehen eine bessere Oberflächengüte zu erzielen.

Experten empfehlen die Verwendung einer mit physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) beschichteten Klinge, da diese dünner ist. Bei Titan wird empfohlen, aufgrund möglicher chemischer Reaktionen keine dicken Beschichtungen zu verwenden. Viele Beschichtungen enthalten heute Titan, beispielsweise TiCN für die chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Aus diesem Grund wird PVD in der Regel empfohlen.

„Die PVD-Beschichtung hat eine hohe Temperaturbeständigkeit und Gleitfähigkeit, was die Ansammlung von Kanten und Hitze reduzieren kann“, sagte Tonne. „Bei Klingen ist die beste Form rund, aber aufgrund der Form des Teils ist dies normalerweise nicht praktikabel. C- oder W-Klingen bieten die beste Oberflächenbearbeitung mit Lücken in den Teilen. Stellen Sie bei negativen Klingen sicher, dass die nach oben Der Spanwinkel ist positiv. Wenn enge Toleranzen erforderlich sind, kann ein Vollschliff der Klinge das Ergebnis verbessern.“

Titandrehen

Die Boehlerit MT-Geometrie wird beim Titandrehen verwendet. Foto mit freundlicher Genehmigung von Horn.

Tonne wies darauf hin, dass die Leute fälschlicherweise denken, dass die Werkstatt Schruppmesser zum Schlichten verwenden kann. Geometrie und Kantenvorbereitung sind speziell auf die Anwendung abgestimmt, daher empfiehlt er, den Werkzeuglieferanten für die beste Klinge anstelle einer Allzweckklinge zu konsultieren.

Zum Schlichten empfiehlt Burton die Verwendung von Wendeschneidplatten aus polykristallinem Diamant (PKD), da die Schnittgeschwindigkeit viel höher ist, was natürlich die Titanbearbeitung Zeit. Er wies jedoch darauf hin, dass einige Geschäfte Schwierigkeiten haben, visuelle Unterschiede auf der Oberfläche zu akzeptieren.

Burton sagte: „Als wir anfingen, mit PCD fertig zu werden, sah es ganz anders aus als andere Klingen.“ „Titan sieht wirklich gut poliert aus, hat fast einen gehärteten Stahl, superfinishes Aussehen.“

Warum Wischer?

Ähnlich wie PKD-Schaufeln sind Wischer unter stabilen Bedingungen die erste Wahl, und es wird empfohlen, nach Möglichkeit Wischer zu verwenden.

Burton sagte: „Das ist uns aufgefallen, als wir vor vielen Jahren den Scheibenwischer eingeführt haben.“ „Durch die Lichtbrechung erzeugt der Wischer eine anders aussehende Oberfläche, die ein graues Oberflächenbild zeigt. Die Oberflächenqualität ist jedoch nach Messung immer noch besser. Dies ist eine Herausforderung, die viele Geschäfte verstehen und meistern müssen. “

Abstreifer werden hauptsächlich als mit hoher Vorschubgeschwindigkeit bearbeitete Klingen betrachtet. Mit ihnen kann die Werkstatt den Vorschub erhöhen, dadurch die Schnittzeit verkürzen und die Standzeit effektiv verlängern. Wird der Abstreifer jedoch mit normaler Vorschubgeschwindigkeit eingesetzt, kann die Werkstatt eine deutliche Verbesserung der Oberflächenqualität erzielen.

Burton sagte: „Die Faustregel lautet, dass bei Beibehaltung des normalen Vorschubs die Oberflächengüte das Doppelte des Originals ist.

Der Wischer-Plug-In wird durch viele zusätzliche Radien gebaut. Dadurch wird die Fügefläche länger, was sich auch positiv auf die Oberfläche auswirkt. Längere Fugen wirken sich auch auf die Schnittkraft und die Vibrationsempfindlichkeit aus.

Hochpräzises Kühlmittel

Das Feindrehen von Titan muss ein Nassverfahren sein. Ein hochpräziser Kühlschmierstoff hat offensichtliche Vorteile, insbesondere weil er in den Schneidbereich geleitet werden kann.

„Wir empfehlen die Verwendung von Werkzeugen mit innerer Kühlmittelzufuhr, die das Kühlmittel genau dorthin bringen, wo es gebraucht wird“, sagt Tonne.

Drehen von Titan

Die Umrüstung auf neue Schneidwerkzeuge mit anderen Beschichtungen oder Qualitäten kann die Produktivität erheblich steigern und die Oberflächenqualität verbessern. Foto mit freundlicher Genehmigung von Sandvik Coromant.

Bei Titan ist die Fähigkeit, das Kühlmittel in den Schneidbereich zu leiten, besonders wichtig. Es wird auch empfohlen, dass die Werkstatt für Schlichtbearbeitungen und Schnitttiefen unterhalb des Schneidenradius gleichzeitig Unter- und Unterkühlmittel verwendet. Dadurch kann die Rolle eines hochpräzisen Kühlmittels voll ausgeschöpft werden, wodurch eine bessere Spankontrolle, Oberflächengüte und Werkzeugstandzeit erreicht werden.

Was das Kühlmittel betrifft, kann es auch von Vorteil sein, die Mischung etwas dicker als die Standardmischung zu machen.

Oberflächengüte maximieren

Wenn die Werkstatt die Oberflächengüte beim Drehen von Titan verbessern möchte, müssen nach Expertenmeinung viele Möglichkeiten ausgelotet werden.

Tonne sagte: „Ein Missverständnis ist, dass es im letzten Prozess fast kein Material gibt, das die Oberflächengüte verbessern kann.“ „In den meisten Fällen sollte die Tiefe des Schlichtdurchgangs gleich dem zum Drehen verwendeten Werkzeugradius sein. Normalerweise wird ein Durchgang mit Nulltiefe verwendet. Wird fehlschlagen.“

Tonne fügte hinzu, dass es für die Werkstatt wichtig sei, die Höhe der Formmitte regelmäßig zu überprüfen. Eine falsche Schnitthöhe verringert die Oberflächengüte.

Geschwindigkeitsfaktor

Je nach Art der Titanlegierung sind Geschwindigkeit und Vorschub unterschiedlich.

Tonne sagte: „Alle Titanlegierungen, die dieselben allgemeinen Parameter verwenden, sind ein Missverständnis.“ „Normalerweise ist die metallurgische Phase der beste Ausgangspunkt. Alpha-Phasen-Titanlegierungen haben tendenziell höhere Geschwindigkeiten und Vorschubgeschwindigkeiten. Alpha-Beta ist am häufigsten. Ja, laut den gut dokumentierten sind Beta-Legierungen letztendlich am schwierigsten Der Schlüssel liegt darin, das Material zu studieren und seine Eigenschaften zu verstehen.“

Zum Beispiel erfordert Ti-5553 eine sehr harte Oberflächenbeschichtung, um grundsätzlich hindurchzugehen. Dieses Material kann nur mit etwa 50% der Geschwindigkeit von Ti6Al4V laufen.

Tonne fügte hinzu, dass Titan aufgrund seiner Hitzebeständigkeit empfindlicher auf kleine Geschwindigkeitsänderungen reagiert. Die Geschwindigkeit kann nur bei einer Geschwindigkeit von 5 m/min erhöht werden. (15-SFM)-Schritt. Es ist auch wichtig, nicht zu langsam zu laufen, da das Fahren mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als der empfohlenen Geschwindigkeit für ein bestimmtes Werkzeugsystem dazu führen kann, dass sich Material an der Schneide ansammelt, was die Schneide stumpf machen kann.

Burton sagte: „Bei allen Materialien ist Geschwindigkeit der Killer, aber bei Titan ist es die Geschwindigkeit.“ „Wenn Sie von ungestrichen auf gestrichen umstellen, kann die Geschwindigkeit erhöht werden. Geschwindigkeit ist Produktivität, denn der Vorschub pro Umdrehung bleibt gleich, aber die Geschwindigkeit wird erhöht. Dadurch kann der Vorschub pro Minute erhöht werden, was ein Vorteil ist. dies kann die Produktivität um ca. 20 % steigern.Wenn die Werkstatt beispielsweise die PKD-Schneidenbearbeitung durchführt, wird die Produktivität noch höher sein.Bei beschichtetem Hartmetall können Sie mit 150 bis 180 SFM, aber bis zu 600 SFM rechnen . Die Produktivitätssteigerung ist enorm.“

Link zu diesem Artikel: Optimieren Sie das Finishing-Verfahren der Titanlegierung

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