การวิเคราะห์กระบวนการตัดเฉือน CNC โลหะผสมไทเทเนียม

อะไรทำให้โลหะผสมไทเทเนียมทำได้ยาก

คุณสมบัติของวัสดุสามประการมีอิทธิพลต่อพฤติกรรมการตัดเฉือนไทเทเนียม ประการแรก ค่าการนำความร้อนต่ำ - ประมาณ 7 W/mK สำหรับ Ti-6Al-4V หรือประมาณหนึ่งในห้าของเหล็ก ดังนั้นความร้อนในการตัดจึงมุ่งไปที่ขอบเครื่องมือแทนที่จะไหลเข้าไปในชิป ประการที่สอง ปฏิกิริยาทางเคมีของไททาเนียมทำให้เกิดการเชื่อมกับวัสดุเครื่องมือ ทำให้เกิดการสึกหรอที่ขอบและการแพร่กระจาย ประการที่สาม ความแข็งแรงสูงของโลหะผสมจะคงอยู่ที่อุณหภูมิสูง ดังนั้นเครื่องมือจึงตัดวัสดุที่มีความแข็งในขณะที่ตัวเครื่องมืออ่อนตัวลง ผลลัพธ์ที่ได้คือช่องการตัดที่แคบ ซึ่งความเร็ว อัตราป้อน และความลึกจะต้องสมดุลอย่างระมัดระวัง

การวางแผนกระบวนการสำหรับส่วนประกอบไทเทเนียม

การวางแผนกระบวนการเริ่มต้นด้วยการเลือกสต็อก: แท่งรีดหรือผลิตภัณฑ์ที่ขึ้นรูปขั้นต้นปลอมแปลงด้วยเครื่องจักรที่มีโครงสร้างจุลภาคที่สม่ำเสมอซึ่งสามารถคาดเดาได้ดีกว่าวัสดุแบบหล่อหรืองานหนัก โดยปกติแล้วลำดับการทำงานจะย้ายจากการกัดหยาบ ซึ่งจะกำจัดเนื้อสต็อกจำนวนมากด้วยความเร็วปานกลางและมีเศษจำนวนมาก ไปจนถึงการเก็บผิวกึ่ง- จากนั้นจึงเก็บผิวขั้นสุดท้ายด้วยการตัดเบาและเครื่องมือที่คม ส่วนประกอบผนังบาง-ได้รับการตัดเฉือนด้วยกลยุทธ์ที่สลับการตัดข้ามส่วนเพื่อให้สมดุลกับความเค้นตกค้าง และการออกแบบฟิกซ์เจอร์จะต้องแข็ง - ไทเทเนียมหักเหก่อนที่จะคลี่คลาย และความสั่นสะเทือนจะทำลายพื้นผิวสำเร็จ

พารามิเตอร์การตัดและการเลือกเครื่องมือ

สำหรับ Ti-6Al-4V ที่มีเม็ดมีดคาร์ไบด์ที่ไม่เคลือบผิว พารามิเตอร์เริ่มต้นที่ใช้งานจริงคือความเร็วตัด 30-60 ม./นาทีสำหรับการกัดหยาบ และ 60-90 ม./นาทีสำหรับการเก็บผิวละเอียด โดยมีอัตราการป้อน 0.1-0.3 มม./รอบสำหรับการกลึง และโหลดเศษ 0.05-0.15 มม./ฟันสำหรับการกัด ความลึกของการตัดในการกัดหยาบอาจอยู่ที่ 2-4 มม. กระดาษปิดผิวจะเก็บไว้ต่ำกว่า 1 มม. มุมคายที่เป็นบวก ขอบคม และมุมนำที่ใหญ่จะช่วยลดแรงตัดและความร้อน เกรดคาร์ไบด์ในช่วง ISO K10-K20 หรือคาร์ไบด์เคลือบ PVD คือตัวเลือกแรก เครื่องมือเซรามิกและ CBN ใช้งานไม่ได้กับไทเทเนียมเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีและการกระแทกทางกล

การระบายความร้อน การหล่อลื่น และการควบคุมเศษ

น้ำหล่อเย็นแรงดันสูง-ซึ่งส่งที่ 50-100 บาร์ไปยังบริเวณการตัดโดยตรง เป็นวิธีเดียวที่มีประสิทธิภาพสูงสุดในการยืดอายุการใช้งานเครื่องมือบนไทเทเนียม ช่วยขจัดความร้อน ชะล้างเศษ และป้องกันการ-ตัดงาน-เศษที่ชุบแข็งแล้ว เนื่องจากชิปไทเทเนียมมีความบางและเหนียว จึงจำเป็นต้องใช้ร่องคายเศษและวงจรการจิกเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้นกมาเกาะรอบๆ เครื่องมือ น้ำหล่อเย็นสำหรับน้ำท่วมเพียงอย่างเดียวมักจะไม่เพียงพอสำหรับการตัดหนัก ความร้อนที่ไม่สามารถพาออกไปจะเข้าไปในเครื่องมือได้

การควบคุมคุณภาพและข้อบกพร่องทั่วไป

ข้อบกพร่องทั่วไปในการตัดเฉือน CNC ไทเทเนียม ได้แก่ ผิวสำเร็จที่ไม่ดีจากการสึกหรอของเครื่องมือ การเคลื่อนตัวของขนาดเนื่องจากการเติบโตทางความร้อน การเกิดเสี้ยนที่ทางออก และรอยแตกขนาดเล็ก-ที่เกิดจากพารามิเตอร์ที่ไม่เหมาะสม การตรวจสอบใน-กระบวนการประกอบด้วยการตรวจสอบการสึกหรอของเครื่องมือตาม ISO 8688 การวัดความหยาบของพื้นผิว และการตรวจสอบ-ขนาดบทความแรก สำหรับงานด้านการบินและอวกาศ จำเป็นต้องมีเอกสารแสดงจำนวนความร้อน แบทช์ และพารามิเตอร์การตัดเฉือน และบ่อยครั้งจะมีการตรวจสอบชิ้นส่วนด้วยวิธีแทรกซึมด้วยสีย้อมหรืออัลตราโซนิกหลังการตัดเฉือนเพื่อยืนยันความสมบูรณ์

คำถามที่พบบ่อย

เหตุใดการตัดเฉือนไทเทเนียมจึงสร้างความร้อนที่เครื่องมือได้มากขนาดนั้น

ค่าการนำความร้อนต่ำจะคงความร้อนไว้ในบริเวณการตัด และความแข็งแกร่งของไทเทเนียมที่อุณหภูมิจะทำให้ชิ้นงานแข็ง ดังนั้นพลังงานเกือบทั้งหมดจึงแปลงเป็นความร้อนที่คมตัดของเครื่องมือ

ความเร็วตัดที่ดีที่สุดสำหรับ Ti-6Al-4V คือเท่าใด

สำหรับเครื่องมือคาร์ไบด์ 30-60 ม./นาทีในการกัดหยาบ และสูงสุด 90 ม./นาที ในการเก็บผิวละเอียดเล็กน้อยเป็นช่วงการใช้งานจริง ความเร็วที่สูงขึ้นจะทำให้อายุการใช้งานของเครื่องมือสั้นลงอย่างมาก

ฉันควรใช้ระบบจ่ายน้ำหล่อเย็นเมื่อตัดเฉือนไทเทเนียมหรือไม่

ใช่. ขอแนะนำอย่างยิ่ง-น้ำหล่อเย็นแรงดันสูงที่บริเวณการตัดเพื่อควบคุมอุณหภูมิ ล้างเศษ และป้องกันไม่ให้-เกิดการสะสมที่ขอบ

เหตุใดเครื่องมือเซรามิกจึงล้มเหลวกับไทเทเนียม

ไทเทเนียมทำปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุเครื่องมือเซรามิกที่อุณหภูมิตัด ทำให้เกิดการสึกหรอแบบกระจายอย่างรวดเร็วและขอบแตกหัก

ฉันจะหลีกเลี่ยงการเกิดครีบบนชิ้นส่วนไทเทเนียมได้อย่างไร

ใช้เครื่องมือคม ลดความลึกสุดท้ายของการตัด และรองรับขอบทางออก การขัดผิวด้วยมุมนำขนาดเล็กช่วยลดการเกิดเศษเสี้ยน

อะไรทำให้เกิดการสั่นสะเทือนระหว่างการตัดเฉือนไทเทเนียม?

โมดูลัสต่ำและความแข็งแรงให้ผลผลิตสูงทำให้ไททาเนียมเบี่ยงเบน แทนที่จะตัดอย่างหมดจดภายใต้การพูดคุย การจับยึดที่มั่นคง ระยะยื่นของเครื่องมือสั้น และพารามิเตอร์การตัดที่มั่นคงคือคำตอบ