Zuvor haben sich einige Kunden über Titanlegierungen beraten und sind der Meinung, dass die Verarbeitung von Titanlegierungen besonders problematisch ist.Jetzt werden Kollegen aus der RSM-Technologieabteilung mit Ihnen teilen, warum wir glauben, dass Titanlegierungen ein schwierig zu verarbeitendes Material sind.Aufgrund des Mangels an tiefem Verständnis seines Verarbeitungsmechanismus und -phänomens.
1. Physikalische Phänomene der Titanverarbeitung
Die Schnittkraft von Titanlegierungen ist nur geringfügig höher als die von Stahl mit der gleichen Härte, aber das physikalische Phänomen der Titanlegierungsverarbeitung ist viel komplexer als das der Stahlverarbeitung, was die Verarbeitung von Titanlegierungen mit großen Schwierigkeiten konfrontiert.
Die Wärmeleitfähigkeit der meisten Titanlegierungen ist sehr gering, sie beträgt nur 1/7 von Stahl und 1/16 von Aluminium.Daher wird die beim Schneiden von Titanlegierungen erzeugte Wärme nicht schnell auf das Werkstück übertragen oder von den Spänen abgeführt, sondern konzentriert sich im Schneidbereich, und die erzeugte Temperatur kann bis zu 1000 °C oder mehr betragen. so dass sich die Schneidkante des Werkzeugs schnell abnutzen, reißen und Späne bilden kann.Außerdem kann die schnell abgenutzte Schneidkante im Schneidbereich mehr Wärme erzeugen, was die Standzeit des Werkzeugs weiter verkürzt.
Die beim Schneidprozess entstehenden hohen Temperaturen zerstören auch die Oberflächenintegrität von Titanlegierungsteilen, was zu einer Verschlechterung der geometrischen Genauigkeit der Teile und zum Auftreten von Kaltverfestigungsphänomenen führt, die ihre Ermüdungsfestigkeit erheblich verringern.
Die Elastizität von Titanlegierungen kann sich positiv auf die Leistung von Teilen auswirken, aber beim Schneidprozess ist die elastische Verformung des Werkstücks ein wichtiger Grund für Vibrationen.Durch den Schneiddruck löst sich das „elastische“ Werkstück vom Werkzeug und prallt zurück, sodass die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück größer ist als die Schneidwirkung.Durch den Reibungsprozess entsteht außerdem Wärme, die die schlechte Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen noch verstärkt.
Dieses Problem wird immer schwerwiegender, wenn dünnwandige oder ringförmige Teile bearbeitet werden, die sich leicht verformen.Es ist nicht einfach, dünnwandige Teile aus Titanlegierung mit der erwarteten Maßgenauigkeit zu bearbeiten.Da das Werkstückmaterial durch das Werkzeug weggedrückt wird, hat die lokale Verformung der dünnen Wand den elastischen Bereich überschritten und es kommt zu einer plastischen Verformung, und die Materialfestigkeit und -härte an der Schneidstelle nehmen deutlich zu.Zu diesem Zeitpunkt wird die ursprünglich festgelegte Schnittgeschwindigkeit zu hoch, was zu starkem Werkzeugverschleiß führt.
„Hitze“ ist der „Übeltäter“ der schwer zu verarbeitenden Titanlegierung!
2. Prozesstipps zur Verarbeitung von Titanlegierungen
Auf der Grundlage des Verständnisses des Verarbeitungsmechanismus von Titanlegierungen in Kombination mit früheren Erfahrungen ist das wichtigste technologische Know-how für die Verarbeitung von Titanlegierungen wie folgt:
(1) Die Klinge mit positiver Winkelgeometrie wird verwendet, um Schnittkraft, Schnittwärme und Werkstückverformung zu reduzieren.
(2) Sorgen Sie für einen stabilen Vorschub, um eine Verhärtung des Werkstücks zu vermeiden.Das Werkzeug muss sich während des Schneidvorgangs immer im Vorschubzustand befinden.Der radiale Schnittbetrag ae beim Fräsen soll 30 % des Radius betragen.
(3) Schneidflüssigkeit mit hohem Druck und großem Durchfluss wird verwendet, um die thermische Stabilität des Bearbeitungsprozesses sicherzustellen und eine Oberflächenverschlechterung des Werkstücks und Werkzeugschäden aufgrund zu hoher Temperaturen zu vermeiden.
(4) Halten Sie die Klinge scharf.Das stumpfe Werkzeug ist die Ursache für Hitzestau und Verschleiß, was schlichtweg zum Werkzeugausfall führt.
(5) Die Verarbeitung sollte möglichst im weichen Zustand der Titanlegierung erfolgen.Da das Material nach dem Härten schwieriger zu verarbeiten ist, verbessert die Wärmebehandlung die Festigkeit des Materials und erhöht den Verschleiß der Klinge.
(6) Verwenden Sie zum Einschneiden einen großen Bogenradius oder eine Fase an der Werkzeugspitze und setzen Sie so viele Klingen wie möglich in den Schnitt ein.Dadurch können die Schnittkraft und die Hitze an jedem Punkt reduziert und lokale Schäden vermieden werden.Beim Fräsen von Titanlegierungen hat die Schnittgeschwindigkeit einen großen Einfluss auf die Standzeit vc, gefolgt vom radialen Schnitt (Frästiefe) ae.
3. Behandeln Sie Titanverarbeitungsprobleme mit der Klinge
Der Rillenverschleiß der Klinge bei der Bearbeitung von Titanlegierungen ist der lokale Verschleiß der Vorder- und Rückseite entlang der Schnitttiefe, der häufig durch die durch die vorherige Bearbeitung zurückgebliebene Härtungsschicht verursacht wird.Auch die chemische Reaktion und Diffusion von Werkzeug- und Werkstückmaterial bei Verarbeitungstemperaturen von über 800 °C ist einer der Gründe für die Entstehung von Rillenverschleiß.Da sich bei der Bearbeitung Titanmoleküle des Werkstücks vor der Klinge ansammeln, werden diese unter hohem Druck und hoher Temperatur mit der Klinge „verschweißt“ und bilden einen Spanablagerungstumor.Wenn der angesammelte Span von der Klinge abgezogen wird, wird die Hartmetallbeschichtung der Klinge entfernt.Daher erfordert die Verarbeitung von Titanlegierungen spezielle Klingenmaterialien und geometrische Formen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 27.09.2022