نحوه ماشینکاری تیتانیوم: تکنیک های کلیدی و بهترین روش ها

1. چالش ها درماشینکاری تیتانیوم

• هدایت حرارتی پایین: اتلاف گرما ضعیف است (رسانایی حرارتی ~6.7 W/m·K) که منجر به سایش بیش از حد ابزار و اعوجاج قطعه کار می شود.

• واکنش شیمیایی بالا: تیتانیوم با مواد ابزار در دماهای بالا واکنش می دهد و باعث چسبندگی و ایجاد لبه (BUE) می شود.

• فنر بک الاستیک: خاصیت ارتجاعی بالا منجر به پچ پچ و پایان ضعیف سطح می شود، به ویژه در برش های عمیق یا قطعات دیوار نازک. درک این چالش ها برای بهینه سازی استراتژی های ماشین کاری بسیار مهم است.

خدمات ماشینکاری فرز قطعات تیتانیوم

2. پارامترهای اساسی ماشینکاری و ابزار

• سرعت های پایین تر: برخلاف فولادها، تیتانیوم نیاز داردکاهش سرعت برشبرای به حداقل رساندن تولید گرما برای فرز خشن، 40 تا 80 متر در دقیقه (ابزار HSS) یا 80 تا 150 متر در دقیقه (ابزار کاربید) را هدف بگیرید. برای چرخش، از 30 تا 60 متر در دقیقه (HSS) یا 60 تا 100 متر در دقیقه (کاربید) استفاده کنید.

• فیدهای متوسط: تغذیه بالاتر (0.1-0.3 میلی متر در دور برای چرخش، 0.05-0.2 میلی متر / دندان برای فرز) به کاهش گرما با حذف مؤثر مواد کمک می کند، اما از بارهای بیش از حد که باعث شکستن ابزار می شود اجتناب کنید.

• کاربید با پوشش: الماس پلی کریستالی (PCD) به دلیل واکنش پذیری شیمیایی نامناسب است، اماابزار کاربید پوشش داده شده(به عنوان مثال، TiAlN، AlCrN) سختی و پایداری حرارتی بالاتری ارائه می دهند. ضخامت پوشش باید 3-5μm باشد تا مقاومت در برابر سایش و شکل پذیری متعادل شود.

• HSS با کبالت: برای هندسه های پیچیده یا ماشین های کم مصرف، HSS حاوی کبالت (به عنوان مثال، M42) سختی قرمز بهتری نسبت به HSS استاندارد ارائه می دهد.

• هندسه ابزار: استفاده کنیدزوایای چنگک مثبت(5-15 درجه) برای کاهش نیروهای برش و لبه های تیز برای به حداقل رساندن BUE. برای مته ها، یک نقطه تقسیم 135 درجه مرکز را بهبود می بخشد و نیروی رانش را کاهش می دهد.

• خنک کننده فشار بالا (HPC): خنک کننده را با 7 تا 30 مگاپاسکال مستقیماً به منطقه برش برسانید تا تراشه ها را شسته و دما را کاهش دهید. خنک کننده های مبتنی بر امولسیون (غلظت 5 تا 10 درصد) برای روانکاری بهتر بر سیالات مصنوعی ترجیح داده می شوند.

• خنک کننده مه: در ماشینکاری خشک، روانکاری با حداقل مقدار (MQL) با غبار مبتنی بر روغن نباتی می تواند عمر ابزار را 20 تا 30 درصد در مقایسه با برش خشک بهبود بخشد.

ماشینکاری CNC قطعات فولادی ضد زنگ تیتانیوم

3. عملیات ماشینکاری و بهترین شیوه ها

• سختی کلید است: برای به حداقل رساندن لرزش، از آویزهای ابزار کوتاه و چاک های با استحکام بالا استفاده کنید. برای قطعات با دیواره نازک، از سنبه یا وسایل قابل تنظیم استفاده کنید.

• کنترل تراشه: برای تولید تراشه‌های کوچک و قابل کنترل از چیپ‌شکن‌ها روی درج‌ها استفاده کنید (از تراشه‌های بلند و رشته‌ای که گرما را به دام می‌اندازند خودداری کنید). زاویه پشتی 5 تا 8 درجه به پیچ‌شدن تراشه کمک می‌کند.

• فرز صعود: برای کاهش نیروهای برش و ورود ابزار، فرز صعودی را به فرز معمولی ترجیح دهید. برای جلوگیری از بارگذاری محوری ابزار، از شیب مارپیچ (زاویه 10-15 درجه) برای پاکت کردن استفاده کنید.

• Stepover و Depth: برای حفظ بار تراشه ثابت 30 تا 50 درصد قطر ابزار را نگه دارید. برای خشن کردن، عمق محوری برش (ap) می تواند 0.5-2 میلی متر باشد. برای یکپارچگی سطح، با ap ≤0.2 میلی متر به پایان برسانید.

• انتخاب مته: از مته های کاربید با ضخامت شبکه 15 تا 20 درصد قطر برای بهبود پایداری استفاده کنید. برای سوراخ‌های عمیق (بیش از ۳×D)، از سوراخ‌های پک با کش برای پاک کردن براده‌ها استفاده کنید.

• روی Tips ضربه بزنید: از شیرهای فلوت مارپیچی با زاویه مارپیچ 30 درجه برای تخلیه تراشه ها به سمت بالا استفاده کنید. سرعت ضربه را به 3-5 متر در دقیقه کاهش دهید و از روغن برش سولفوره برای روانکاری استفاده کنید.

• عملیات حرارتی: پس از ماشینکاری سنگین، قطعات را در دمای 480-540 درجه سانتیگراد به مدت 1-2 ساعت کاهش دهید تا تنش های داخلی کاهش یابد و از اعوجاج جلوگیری شود.

• تکمیل سطح: الکترو پولیش یا ماشینکاری جریان ساینده (AFM) می تواند زبری سطح را بهبود بخشد (Ra)