Токарная обработка титана: режимы резания, фрезы, видео

Трудности обработки титана

Титановый сплав

Титан — легкий металл с серебристым оттенком. Помимо отличной механической прочности, он практически не ржавеет. Это связано с образованием пассивирующей оксидной пленки TiO2. Процесс деструкции происходит только в щелочной среде.

Прежде чем лечить титан, следует ознакомиться с его свойствами. Основная проблема заключается в высоких прочностных свойствах этого металла. До недавнего времени считалось, что невозможно выполнить эффективный процесс резки титана на обычном токарном станке. В большинстве случаев инструмент быстро изнашивался, а качество обработки оставляло желать лучшего.

Это напрямую связано со следующими факторами:

• высокая вязкость. В процессе резки происходит значительное повышение температуры на узком участке. В результате частицы металла налипают на фрезу или сверло;
• титановая пыль имеет свойство взрываться. То же самое относится и к строке. Поэтому во время лечения следует соблюдать все меры безопасности;
• минимальная мощность оборудования. Для оптимизации процессов рекомендуется использовать сложные обрабатывающие машины. Они выполняют несколько операций одновременно, что снижает вероятность вышеперечисленных факторов. Однако это влечет за собой удорожание оборудования.

Кроме того, следует учитывать низкую теплопроводность материала. Почти все виды металлов и абразивов растворяются в титане. Поэтому следует выбрать специальный режущий инструмент, а также заранее просчитать режим использования.

После окончательного изготовления детали она должна пройти процесс высокотемпературного оксидирования. Заготовка нагревается, а затем проходит процесс охлаждения на открытом воздухе, это повышает износостойкость.

Особые условия обработки металла

Титан — это особенно прочный, легкий металл серебристого цвета, устойчивый к воздействию процесса ржавчины. Высокая устойчивость к воздействиям окружающей среды обеспечивается за счет образования на поверхности материала защитной пленки TiO2. Вещества, содержащие щелочь, могут оказывать негативное воздействие на титан, приводя к потере прочностных свойств.

Высокая прочность титана требует создания особых условий при резке детали на токарном станке с ЧПУ и инструментом из жаропрочного сплава.

Важно учитывать:

• металл очень вязкий, и при точении на токарном станке сильно нагревается, из-за чего отходы титана налипают на режущий инструмент;
• мелкодисперсная пыль, образующаяся при обработке, может детонировать, что требует особого ухода и мер безопасности;
• резка титана требует специального оборудования, обеспечивающего необходимый режим резки;
• титан имеет низкую теплопроводность, что требует специально подобранного режущего инструмента для резки.

После процесса, когда обработка титанового изделия завершена, для создания прочной защитной пленки деталь нагревают, а затем охлаждают на открытом воздухе.

Характеристики титана затрудняющие его обработку

Высокая термостойкость увеличивает силу резания во время обработки. Высокая закалка и высокая скорость деформации также увеличивают энергию, необходимую для удаления стружки, что приводит к более высоким температурам. Титан вступает в реакцию почти со всеми материалами при высоких температурах, вызывая химический износ режущих инструментов.

Кроме того, низкая теплопроводность титановых сплавов является одним из факторов, ограничивающих эксплуатационные характеристики. В большинстве других материалов тепло передается плитке. Однако при низкой теплопроводности титана тепло передается инструменту. Твердость карбида снижается с повышением температуры, а это означает, что скорость резания и срок службы инструмента при обработке титана ниже, чем при обработке стали. Когда скорость резания увеличивается с 50 м/мин до 100 м/мин в титане, анализ FEA прогнозирует повышение температуры на 250ºC.

Поэтому для оптимизации производительности инструменты необходимо охлаждать. Правильный поток охлаждающей жидкости означает увеличение срока службы инструмента и более высокие максимальные эффективные скорости резания. При неправильном охлаждении инструмент быстро нагревается. Это может сократить срок службы инструмента и повлиять на качество поверхности из-за наростов на кромках, которые возникают, когда материал заготовки прилипает к режущей кромке.

Традиционное внешнее охлаждение, предназначенное для механической обработки, часто выходит за пределы зоны резания, а нестандартные решения с высоким давлением (1000 мм на квадратный метр и выше) могут стоить десятки тысяч долларов.

Альтернативой является подача теплоносителя через внутренние отверстия. При таком подходе охлаждающая жидкость подается там, где инструмент режет заготовку, обеспечивая эффективную подачу охлаждающей жидкости, теплопередачу и смазывающую способность. Тесты на стойкость инструмента, сравнивающие внешнюю и внутреннюю подачу СОЖ при одинаковой геометрии режущей кромки, показывают более чем удвоенный срок службы инструмента с внутренней подачей СОЖ.

В токарном испытании на 150 футов в минуту, сравнивающем этот инструмент с внешним подводом СОЖ при обработке титана, пластины Beyond Blast при давлении СОЖ 100 фунтов на квадратный дюйм обеспечили на 25 процентов более длительный срок службы инструмента, чем стандартные пластины, использующие СОЖ под высоким давлением 1000 фунтов на квадратный дюйм.

При использовании круглых фрез внутренняя подача обеспечивает увеличение стойкости инструмента более чем в 2,5 раза. Увеличение скорости также в значительной степени влияет на срок службы инструмента. Простое увеличение скорости со 150 до 187 SFF на стандартном инструменте сокращает срок службы инструмента на 60 процентов.

С внутренними портами подачи СОЖ срок службы инструмента сократился всего на 23 процента по мере увеличения скорости. Срок службы этих фрезерных инструментов на более высокой скорости был почти в два раза дольше, чем у стандартных инструментов на низкой скорости. Это происходит благодаря эффективному контролю температуры, обеспечиваемому этим подходом к подаче хладагента.

9. Выберите инструмент, намного меньший, чем карман.

Поскольку инструмент поглощает тепло в титане, ему необходим охлаждающий зазор. При фрезеровании небольшого кармана диаметр инструмента не должен превышать 70 процентов диаметра (или сопоставимого размера) кармана. Меньший зазор, чем этот, по существу, рискует изолировать инструмент от охлаждающей жидкости, а также улавливать стружку, которая в противном случае могла бы унести хотя бы часть тепла.

Лечение титаном. Диаметр инструмента по отношению к карману

правило 70 процентов также может быть применено к инструментальному фрезерованию поверх поверхности. При этом ширина элемента должна составлять 70 процентов от диаметра инструмента. Инструмент смещается на 10 процентов, чтобы увеличить толщину стружки.

5. Использование фасок

Резкие изменения усилия могут происходить и на выходе инструмента. Какой бы полезной ни была резка от толстого к тонкому (совет № 3), проблема этого метода заключается в том, что формирование от толстого к тонкому внезапно прекращается, когда инструмент достигает конца прохода и начинает очищать металл. Резкое изменение вызывает столь же резкое изменение силы, что приводит к сотрясению инструмента и возможному повреждению поверхности детали. Чтобы предотвратить этот резкий переход, сначала фрезеруйте фаску под углом 45 градусов в конце прохода, чтобы инструмент видел постепенное уменьшение радиальной глубины резания.

Лечение титаном. Использует фаски

Сложность механической обработки титана

Эксперты говорят, что титан трудно поддается механической обработке. Это утверждение относится не только к современным инструментам. Сложности с ним могут возникнуть только потому, что работа с ним — это совершенно новая область! Опыта работы в нем мало или недостаточно.

Кроме того, проблемы, возникающие во время работы, иногда носят относительный характер. Особенно если речь идет о чугуне или низколегированной стали. Это те, кто требует меньше всего. Естественно, иногда считается, что ее трудно обрабатывать по сравнению с одной сталью.

Только работать с ним нужно на совершенно разных подачах, скоростях и соблюдать определенные меры предосторожности. Если сравнивать его с другими материалами, то иногда он не представляет сложности в обработке. Если только деталь из этого материала прочно зажать в мощном станке, посторонних вопросов не будет. Если оборудование все еще имеет шпиндель с конусом ISO 50 и инструмент с коротким вылетом.

При фрезеровании тоже не всегда идеальные условия, которые могут быть постоянными. Кроме того, некоторые детали имеют другую форму. Для эффективной обработки таких форм необходим определенный инструмент, который иногда можно подвергнуть деформационному процессу. С вибрациями тоже проблемы, но они возникают при обработке.

3. Фрезерование с натягом.

«Фрезерование с подъемом» — знакомый термин. То есть не подавайте фрезу так, чтобы кромка двигалась по материалу в том же направлении, что и инструмент. Этот подход к механической обработке, известный как «традиционное фрезерование», приводит к тому, что стружка сначала становится тонкой, а затем толще. Когда инструмент ударяет по материалу, силы трения создают тепло до того, как материал начинает отделяться от основного металла. Тонкая стружка не может поглощать и рассеивать выделяющееся тепло, которое вместо этого поступает в режущий инструмент. Тогда при выходе толстой стружки повышенное давление резания создает риск налипания стружки.

Фрезерование с интерференцией — или формирование толстой стружки в тонкую — начинается с того, что режущая кромка входит в избыток материала и выходит из обрабатываемой поверхности. При боковом фрезеровании инструмент пытается «подняться» по материалу, создавая толстую стружку на входе для максимального поглощения тепла и тонкую стружку на выходе для предотвращения прилипания стружки.

Лечение титаном. Интерференционное фрезерование

Фрезерование контурной поверхности требует тщательного изучения траектории движения инструмента, чтобы убедиться, что инструмент продолжает входить в избыток материала и, таким образом, выходить из обрабатываемой поверхности. Добиться этого во время сложных передач не всегда просто.

Что нужно учитывать при обработке?

При работе с титаном необходимо учитывать следующие свойства:
Первый застрял. При обработке титана на токарном станке создается высокая температура, из-за которой материал начинает плавиться и прилипать к режущему инструменту. При обработке также образуется мелкодисперсная пыль

Он может детонировать, а потому при эксплуатации очень важно соблюдать все правила техники безопасности. Чтобы качественно осуществить процесс резки такого мощного металла, необходим инструмент, способный обеспечить соответствующий режим

Также необходимо специально выбирать инструмент для резки, так как титан характеризуется низкой теплопроводностью.

После завершения обработки титана готовую деталь обычно нагревают, после чего дают остыть на открытом воздухе. Таким образом, на поверхности материала образуется защитная пленка, о которой было сказано выше.

8. Ограничение осевой глубины

Соотношение 8:1 полезно помнить при фрезеровании тонких стенок и деталей без титановой опоры. Чтобы избежать прогиба стенок кармана, эти стенки фрезеруются последовательными осевыми шагами, а не фрезеруются на всю глубину стенки за один проход концевой фрезы. В частности, осевая глубина резания на каждом шаге вниз не должна превышать 8-кратной толщины стенки, которая останется после этих фрезеровок. Например, если толщина стенки составляет 0,1 дюйма, осевая глубина резания для следующего прохода фрезерования не должна превышать 0,8 дюйма.

Лечение титаном. Осевое ограничение глубины

Несмотря на ограничение по глубине, это правило можно использовать для сохранения производительности фрезерования. Для этого обрабатывают тонкие стенки таким образом, чтобы вокруг стенки оставалась оболочка из грубого материала, в результате чего получается элемент в 3–4 раза толще конечного элемента. Например, если толщина стенки составляет 0,3 дюйма, правило 8:1 допускает осевую глубину 2,4 дюйма. После этих проходов уменьшите осевую глубину, чтобы довести толстые стенки до их окончательного размера.

Как бороться с вибрацией и теплом, образуемым при работе с титаном?

Еще одним отклонением от идеальных условий обработки титана, с которыми часто сталкиваются в своей работе станочники, является наличие шпинделя с конусностью ISO 40. Такое оборудование долго не остается новым и связано в основном с интенсивной эксплуатацией. Также детали из титана достаточно сложно жестко закрепить на станке из-за их специфической конструкции, и это не лучшим образом сказывается на механической обработке.

Такие операции, как контурная обработка или отслеживание, которым подвергаются изделия из титана, вызывают вибрации. Поэтому важно вовремя позаботиться об их исключении. Для этого увеличивают жесткость фиксации заготовки. Наиболее подходящим вариантом в данном случае является многоступенчатое крепление изделия на станке, предполагающее его расположение максимально близко к шпинделю, что позволяет значительно снизить вибрацию.

Среди характерных свойств титана стоит отметить его способность сохранять первоначальную твердость и прочность при воздействии высоких температур, поэтому режущая кромка станка подвергается высоким нагрузкам. В процессе работы также выделяется много тепловой энергии в зоне резания, где происходит полное деформационное упрочнение режущей кромки.

В результате эффективность обработки титана напрямую зависит от геометрии режущей части инструмента и марки сплава, из которого он изготовлен. Так уж сложилось, что обрабатывать титан удобнее всего инструментом из мелкозернистых твердых сплавов, не имеющих специального покрытия. Сегодня лучше использовать вставки с PVD-покрытием.

Режимы токарной обработки титана

Наружная обработка изделий из титановых сплавов

Токарная обработка изделий из титана осуществляется с помощью специальных режущих инструментов. Выделяют три основных этапа работы: предварительный, промежуточный и заключительный.

Для выбора оптимального режима работы необходимо знать основные технические параметры лечения. Они зависят от угла инструмента (Kr), скорости подачи (Fn) и скорости резания (Ve). Для управления тепловым нагревом можно изменять скорость вращения заготовки, толщину образующейся стружки и глубину резания.

Рекомендации по значениям основных параметров токарной обработки титана в зависимости от области применения:

• осадка – до 10 мм. Он используется для удаления неровной кожи на титане. С его помощью формируется свидетель, который отрезается для анализа состояния материала по всей глубине заготовки. Рекомендуемые параметры: Кр — 3-10 мм; Фн — 0,3-0,8 мм; Ve — 25 м/мин;
• промежуточные — от 0,5 до 4 мм. Этот шаг необходим для подготовки детали к окончательной резке. Глубину реза можно менять в процессе, материал не должен содержать кожи. Обязательно оставьте припуск в 1 мм для завершающего этапа. Рекомендуемые параметры: Кр — 0,5-4 мм; Фн — 0,2-0,5 мм; Ve — 40-80 м/мин;
• конечный — 0,2-0,5 мм. На этом этапе осуществляется окончательное снятие квот, формируется часть. К нему предъявляются высокие требования. При реализации следует максимально точно рассчитывать режимы: Кр — 0,25-0,5 мм; Фн — 0,1-0,4 мм; Ви – 80-120 м/мин.

Для всех вышеперечисленных режимов рекомендуется использовать специальные охлаждающие жидкости. Это снизит эффект температурного прилипания стружки к поверхности фрезы.

По мере увеличения глубины резания скорость подачи должна уменьшаться. На криволинейных участках значение этого параметра может составлять 50 % от номинального значения.

6. Вторичный рельеф инструмента

Острая режущая кромка сводит к минимуму силы резания в титане, но режущая кромка также должна быть достаточно прочной, чтобы выдерживать давление резания. Обеим этим целям служит конструкция вторичного зачистного инструмента, в котором первая положительная зона режущей кромки сопротивляется усилиям, после чего вторая зона отпадает для увеличения зазора.

Тиснение является обычным явлением в инструментах, но, особенно в титане, экспериментирование с инструментами с различными рисунками вторичного рельефа может выявить неожиданные изменения в производительности резания или сроке службы инструмента.

Вторичный рельеф инструмента

Читайте также: Бизнес-идея — Изготовление гвоздей — с чего начать и сколько можно заработать — 844 идеи для начала бизнеса

4. Плавный вход в заготовку

В титане и других металлах срок службы инструмента уменьшается при резком изменении усилия. Худшие из этих моментов часто возникают при входе инструмента в материал. Подача прямо в заготовку (как это делает почти любая стандартная траектория инструмента) производит эффект, похожий на удар молотком по режущей кромке.

Лечение титаном. Плавный вход в заготовку

Вместо этого плавно скользите. Для этого создайте траекторию инструмента, которая изгибает инструмент в материал, а не вставляет его по прямой линии. При фрезеровании толстых и тонких инструментов входная дуга траектории инструмента должна следовать в том же направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки), что и вращение инструмента. Путь входа дуги позволяет постепенно увеличивать силу резания, предотвращая рывки или нестабильность инструмента. Тепловыделение и образование стружки также постепенно увеличиваются, пока инструмент полностью не перейдет в режим резания.

Некоторые особенности резки и сверления титана

Резка заготовок – очень сложный технологический процесс, сопровождающийся применением специальных инструментов и оборудования. Листы режут гильотинными ножницами, а заготовки из сортового проката распиливают механической пилой. Прутки малого диаметра режут на токарных станках.

Фрезеровка титана до сих пор остается самым сложным способом его обработки. Он налипает на зубья инструмента (резца), что значительно затрудняет работу с заготовкой. Поэтому для этого метода применяют инструменты из твердого сплава, а процесс обработки сопровождается применением охлаждающих жидкостей и жидкостей, обладающих высокой вязкостью.

При выполнении сверлильных работ важно, чтобы стружка, образующаяся при сверлении, не скапливалась в отводных каналах, иначе это может привести к преждевременному износу и поломке инструмента. При сверлении используются резцы из быстрорежущей стали

Регулировка параметров обработки

Во время обработки столь прочного материала необходимо учитывать три основных параметра:

• угол крепления рабочего инструмента;
• размер подачи;
• скорость резки.

Если вы отрегулируете эти параметры, вы сможете использовать их для изменения температуры обработки. При разных режимах обработки также наблюдаются разные параметры этих свойств.

Для предварительной обработки со срезом верхнего слоя до 10 мм допускается припуск 1 мм. Для работы в этом режиме обычно задаются следующие параметры. Во-первых, угол фиксации от 3 до 10 мм, во-вторых, скорость подачи от 0,3 до 0,8 мм, а скорость резания установлена ​​на уровне 25 м/мин.

Промежуточный вариант обработки титана предполагает срезание верхнего слоя от 0,5 до 4 мм, а также формирование ровного слоя с припуском 1 мм. Угол крепления 0,5-4 мм, скорость подачи 0,2-0,5 мм, скорость подачи 40-80 м/мин.

Основной вариант обработки – снятие слоя 0,2-0,5 мм, а также снятие припусков. Рабочая скорость 80-120 м/мин, угол фиксации 0,25-0,5 мм, скорость подачи 0,1-0,4 мм.

Здесь также очень важно отметить, что механическая обработка титана на таком оборудовании всегда осуществляется только при подаче специальной охлаждающей эмульсии. Вещество подается под давлением к рабочему инструменту. Это необходимо для создания нормальной температурной работы.

Соблюдение технологии обработки титановых сплавов

Для резки титановых заготовок используются токарные станки с ЧПУ и специальные режущие инструменты, при этом процесс делится на ряд операций, каждая из которых выполняется по специальной технологии.

Механические операции на токарных станках подразделяются на:

• вводный;
• средний;
• базовый.

Также необходимо учитывать вибрацию, возникающую при обработке заготовок из титановых сплавов, которая появляется при операциях на токарных станках. Отчасти эту проблему можно решить с помощью многоступенчатого крепления заготовок, расположенных максимально близко к шпинделю. Для снижения влияния температуры при обработке лучше всего использовать непокрытые мелкозернистые твердосплавные инструменты и пластины со специальным PVD-покрытием.

При резании 85-90% всей энергии преобразуется в тепловую энергию, которая частично поглощается стружкой, резцом, заготовкой и СОЖ. Температура в зоне обработки детали может достигать 1000-1100 °С.

При обработке заготовок на токарном станке учитывают три основных параметра:

• угол фиксации инструмента (Кр);
• узел подачи (Фн);
• скорость резания (Ve).

Регулируя эти параметры, меняется температурный режим резания. Для разных режимов при обработке также задаются параметры управления:

• предварительный — до 10 мм, с титановой заготовки снимают верхний слой с образованием припуска 1 мм (Кр -3 -10 мм, Фн — 0,3 — 0,8 мм, Ве — 25 м/мин);
• промежуточный — 0,5 — 4 мм, верхний слой снимают до образования ровной поверхности с припуском 1 мм (Кр — 0,5 — 4 мм, Фн — 0,2 — 0,5 мм, Вэ — 40 — 80 м/мл).
• основная — 0,2 — 0,5 мм, чистовая с грязью (Кр — 0,25 — 0,5 мм, Фн — 0,1 — 0,4 мм, Ве — 80 — 120 м/мин).

Обработку титановых заготовок проводят с обязательной подачей специальной эмульсии, охлаждающей инструмент под давлением для обеспечения нормального температурного режима. При использовании более глубокого резания необходимо снижать скорость обработки титана за счет изменения режимов работы.

1. Сохраняйте низкое радиальное зацепление

Одной из важнейших задач при обработке титана является отвод тепла. В этом металле со стружкой уносится относительно небольшое количество тепла, образующегося при обработке. По сравнению с обработкой других металлов, при обработке титана на инструмент уходит больший процент тепла. Из-за этого эффекта выбор радиального зацепления диктует выбор поверхностной скорости в этом металле.

Лечение титаном. Низкое радиальное зацепление

На графике показано, что для полного отслеживания требуется относительно низкая поверхностная скорость, т е. 180-градусное зацепление. Однако уменьшение радиального зацепления сокращает время, в течение которого пластина выделяет тепло, и дает ей больше времени для охлаждения перед входом в материал при следующем обороте.

Таким образом, уменьшая радиальное зацепление, можно увеличить скорость резания при сохранении температуры в точке резания. Для чистовой обработки процесс фрезерования, состоящий из очень маленькой дуги контакта с острой режущей кромкой, высоких скоростей резания и минимальной подачи на зуб, может дать исключительные результаты.

ПОЧЕМУ ТИТАН ТАК ТРУДНО ОБРАБОТАТЬ

Те самые свойства, которые делают титан таким полезным и высокопроизводительным металлом, также могут затруднить его механическую обработку. Как и в случае с алюминием и алюминиевыми сплавами, для изготовления конечной детали может потребоваться фрезерование и токарная обработка до 90% материала.

Титановые сплавы имеют низкий модуль упругости, что вызывает вибрации при обработке. Это может привести к ухудшению качества поверхности готового изделия.

Из-за высокой склонности титана к затвердеванию и липкости сплава при точении и сверлении образуется длинная сплошная стружка, которая может запутать инструмент и затруднить работу с ним. Это практически исключает возможность автоматизации обработки титана.

Несмотря на эти недостатки, существуют методы, упрощающие обработку титана.

Цель анодирования титана

Анодирование изделий из титана также называют анодированием. Если сравнивать анодирование в промышленном производстве на специальном оборудовании и самостоятельное покрытие оксидной пленкой, то конечно второй способ несколько уступает по качеству результата. Но все же металл, обработанный в домашних условиях, получает ряд неоспоримых преимуществ:

1. Оксидная пленка выполняет защитные функции, препятствуя проникновению влаги к металлической основе изделия. Барьер предотвращает образование коррозии, что продлевает срок службы предметов быта из титанового сплава.
2. Анодирование титаном укрепляет поверхность изделия и делает его более устойчивым к различным видам внешних повреждений.
3. Изделия из металла после анодного окисления частично или полностью теряют способность проводить электрический ток.
4. Посуда с оксидным покрытием выдерживает длительный нагрев, обладает антипригарными свойствами и не выделяет токсичных веществ при приготовлении пищи.
5. Если титановое изделие подверглось оксидной обработке, это не препятствует другому виду обработки посредством гальванизации.
6. Регулирование силы тока и компонентов электролитической жидкости позволяет сделать оксидное покрытие не только более прочным, но и красивым. Использование красителей придаст изделию привлекательный внешний вид.

Анодирование титана в производственных условиях дает возможность более глубокой обработки деталей, но и в домашних условиях можно повысить износостойкость металлических изделий.

Особенности соединения титановых изделий и их элементов

Если конструктивным элементом служит изделие из титана, то для соединения деталей из титановых сплавов могут применяться следующие способы:

• сварка;
• пайка
• механическое соединение с помощью заклепок
• болтовое соединение.

Основным методом соединения является сварка, которая является распространенной промышленной технологией. Для обеспечения прочности сварного шва элементы соединяют между собой в среде инертного газа или специальных бескислородных флюсов.

Для этого шов также защищают с помощью различных защитных элементов. Взаимодействие расплавленного титана с такими химическими элементами, как водород, кислород и азот, содержащимися в воздушной смеси, при нагреве приводит к росту зерна металла, изменению микроструктуры и хрупкости сварного шва. Сварочные работы ведутся на высокой скорости.

Также существует метод сварки в контролируемых средах, который применяется для выполнения работ, требующих большой ответственности. При необходимости соединения мелких элементов их помещают в специальные камеры, заполненные инертным газом. Для соединения элементов большего размера сварочные работы проводятся в специальных герметически изолированных помещениях. Сварка титана – ответственная работа, которую доверяют исключительно подготовленным специалистам, обладающим необходимым практическим опытом и навыками.

Пайка титаном применяется в тех случаях, когда сварка невозможна или нецелесообразна. Это также осложнено химическими реакциями. Титан в расплавленном состоянии проявляет высокую реакционную способность и прочно связан с оксидной пленкой, образующейся на поверхности заготовки. Большинство обычных металлов непригодны в качестве припоев для соединения титановых элементов; для этих целей используется только чистый алюминий и серебро.

Механическое соединение титановых элементов с помощью заклепок и болтов также осуществляется с использованием специальных материалов. В большинстве случаев заклепки сделаны из алюминия, а используемые болты покрыты серебром или синтетическим тефлоном. Это связано с тем, что титан проявляет свои клеящие свойства и выпирает при завинчивании, в результате чего соединения элементов становятся ненадежными и не обеспечивают прочной фиксации.

Описание

Титан характеризуется тем, что он очень прочен, имеет серебристый цвет, а также чрезвычайно устойчив к процессу ржавчины. Благодаря образованию пленки TiO2 на поверхности металла он обладает хорошей устойчивостью ко всем внешним воздействиям. Только воздействие веществ, содержащих щелочь в составе, может негативно сказаться на свойствах титана. При контакте с этими химическими веществами сырье теряет свои прочностные свойства.

В связи с высокой прочностью изделия при токарной обработке титана необходимо использовать инструмент из сверхвысокопрочного сплава, а также создавать другие специальные условия при работе на токарном станке с ЧПУ.

Расчеты режимов по резанию

Если вдруг окажется, что в фрезах неправильно установлены вставки. Тогда будут ошибки в резке кромок, и все. На инструмент могут повлиять низкие допуски. Они могли быть и раньше:

• после изготовления резцов или держателей;
• при ношении;
• от наличия дефектов;
• из некачественных держателей;
• когда шпиндель изнашивается и т.д.

Благодаря этим фактам снижение свойств стойкости материала достигло почти 80 %. Аналитический метод определения режимов резания не отличается особой трудоемкостью. Но его обычно проводят при учебном проектировании технологий обработки механического типа резанием.

Все значения определяются по формулам мощности, силы резания и глубины резания. Перед проведением работ необходимо иметь паспорт на конкретный станок, значения подачи и скорости вращения шпинделя. При отсутствии паспорта на определенное оборудование все значения проводятся в соответствии со справочной литературой!

Выбор инструмента для токарной обработки титановых сплавов

Сменные фрезы с головкой

Важным моментом является правильный выбор токарного инструмента. Для этого часто используют фрезы со сменными режущими частями. Они могут иметь различную форму, что определяет угол наклона и степень обработки титана.

Выбор конкретной модели резака зависит от текущего режима работы и особенностей оборудования. Но есть общие рекомендации по форме и материалу режущего инструмента:

• вводный. Используются пластины квадратной или круглой формы (с большим диаметром). Рекомендуемый размер iC19. Лучше всего использовать H13A без покрытия;
• средний. Лучший вариант – круглые тарелки. Для уменьшения термического эффекта глубина погружения фрезы не должна превышать 25 % диаметра инструмента. Используемые производственные марки: H13A (без покрытия) и GC1115 PDV с покрытием. Последний вариант позволит достичь оптимального соотношения между точностью и износом инструмента;
• в конце концов. Используются резы с полированными режущими кромками. Применимые сплавы: H13A (без покрытия); GC1105 (PVD, острая кромка); CD10 (ПКД).

На последнем этапе требуется точная машина с подачей охлаждаемой жидкости под высоким давлением. При формовании тонкостенных деталей уменьшается радиальная составляющая силы резания.

В видео даны практические советы по обработке титана:

2. Увеличьте количество зубьев фрезы.

Обычно используемые концевые фрезы имеют четыре или шесть канавок. В титане это может быть слишком мало. Более эффективным количеством дорожек может быть десять и более.

Большое количество кромок для обработки титана

увеличение количества канавок компенсирует необходимость низкой подачи на зуб. Узкое расстояние между канавками инструмента с 10 зубьями слишком мало для удаления стружки во многих случаях. Однако продуктивное фрезерование титана уже способствует малой радиальной глубине (см совет №1). Образовавшаяся мелкая стружка позволяет использовать концевую фрезу с большим количеством канавок для повышения производительности.

Фрезеровка чугуна

Основное различие между чугуном и сталью заключается в более высоком содержании углерода. В прошлом чугун был востребован в промышленности. Это часто связано с беспроблемным лечением. Но прогресс не стоит на месте, и наряду с традиционными видами чугуна, такими как серый, чугун с шаровидным графитом и белый, появляются новые виды, требующие особых подходов. Затем, благодаря развитию материаловедения, появились чугун с компактным графитом, высокопрочный изотермический отожженный чугун и разнообразные модифицированные чугуны.

Основные нюансы при фрезеровании чугуна следующие:

• Серый чугун — с графитом, содержащимся в пластичной форме. Это вызывает износ. При фрезеровании чугуна стружка короткая и легко поддается обработке.
• Чугун с шаровидным графитом труднее поддается механической обработке и дает более длинную стружку.
• Чугун с компактным графитом содержит связанный графит в виде спирали. При фрезеровании такого чугуна необходимо использовать специализированные фрезы, уменьшающие образование заусенцев и уменьшающие износ инструмента.

Фрезерование чугуна возможно как с охлаждающей жидкостью, так и без нее. Предпочтительнее сухое фрезерование, при котором приходится использовать специальный инструмент, но снижается вероятность брака (остыливание заготовки, образование заусенцев, образование микротрещин) и снижается износ инструмента.

Подбор необходимого инструмента

Требования к обрабатывающим инструментам для титана достаточно высоки, и для работы в основном используются фрезы со сменными головками, применяемые на станках с ЧПУ. Инструмент в процессе работы подвергается износу: абразивному, адгезионному и диффузионному. При диффузном изнашивании происходит взаимное растворение материала режущего инструмента и титановой заготовки. Эти процессы особенно активны при температуре 900-1200 °С.

Подбор осуществляется с учетом режима лечения:

• при предварительной обработке используются круглые или квадратные пластины (iC 19) из специального сплава H 13 A без покрытия;
• в промежуточном процессе используются круглые вставки из сплава Н 13 А, ГК 1115 с покрытием ПДВ;
• в основном процессе используются пластины со шлифовальными кромками из марок Н 13 А, GC 1105 и CD 10.

В процессе обработки титановой заготовки специальными резцами используются высокоточные токарные станки с ЧПУ и различные режимы, обеспечивающие автоматизацию операций и высокое качество изготавливаемых деталей. Размеры готовой детали должны иметь нулевые или минимальные отклонения от заданных параметров согласно технического задания.