Milliseid kulumistüüpe tuleks titaanisulami detailide töötlemisel vältida?

Miks titaanisulamid kiirendavad tööriistade kulumist?

Titaanisulamid, nagu Ti-6Al-4V (5. klass), ühendavad endas kõrge tugevuse, madala soojusjuhtivuse ja kõrge keemilise reaktsioonivõime – kombinatsioon, mis teeb neist ühe kõige nõudlikuma toorikuperekonna töötlemisel. Võrreldes süsinikterasest juhib titaan soojust ligikaudu viis korda aeglasemalt, nii et suurem osa lõikeservas tekkivast soojusest jääb tööriista sisse. Samal ajal soodustab sulami tugev afiinsus tööriistamaterjalide suhtes kleepuvat ja difusioonilist vastasmõju tööriista ja kiibi liidesel. Sellest tulenevate kulumistüüpide mõistmine on esimene samm nende kontrollimise suunas.

Peamised kulumistüübid, mida vaadata

Külje kulumine

Külgede kulumine ilmneb ühtlase kulumisena tööriista vaba pinnal, mis on põhjustatud abrasiivsest hõõrumisest vastu töödeldud pinda. See on kõige levinum ja kõige prognoositavam kulumisvorm, mis suurendab otseselt töödeldud läbimõõtu ja halvendab pinnaviimistlust. Külgede kulumist jälgitakse tavaliselt sellise piiri suhtes nagu VB=0.3 mm viimistlustoimingute puhul, järgides ISO 8688 üldisi juhiseid tööriista eluea testimisel.

Kraatri kulumine

Kraatri kulumine moodustab reha pinnale nõgusa süvendi, kus laast libiseb üle tööriista. Titaani töötlemisel kiirendavad kõrged kohalikud temperatuurid kiibi ja tööriista materjali vahelist difusiooni, süvendades kraatrit kiiresti. Kui kraater jõuab lõikeservani, vajub serv kokku ja tööriist ebaõnnestub ootamatult, mistõttu tuleb pika sõidu ajal kraatri kulumist kontrollida.

Built{0}}Up Edge (BUE)

Kuna titaan keevitub surve ja kuumuse all kergesti tööriistamaterjalidega, võib töödeldava detaili materjal kleepuda lõikeserva külge ja moodustada{0}}ehitatud serva. Stabiilne BUE võib mõnda aega kaitsta serva, kuid see puruneb perioodiliselt, võttes endaga kaasa väikesed tööriista killud ja jättes detailile krobelise, rebenenud pinna. BUE on eriti levinud madalatel lõikekiirustel ja ebapiisava määrimise korral.

Notch Wear

Sälgude kulumine toimub lõikejoone-sügavusel-, kus tööriist haakub eelmise käigu karastatud pinnakihiga-. Titaantöö{4}}kõveneb kiiresti, nii et sälk võib kiiresti kasvada ja põhjustada servade lõhenemist. Lõiget jaotava juhtnurga kasutamine või lõikesügavuse muutmine vähendab sälkumise raskust.

Difusioon ja keemiline kulumine

Lõikamistemperatuuridel üle 800 C liiguvad aatomid tööriista ja kiibi vahel, pehmendades tööriista pinda ja kiirendades nii kraatri kui ka külje kulumist. See mehhanism selgitab, miks katmata{2}}kiirterasest tööriistad titaanil kiiresti rikki lähevad ja miks kõrge kuumkarbiidiga karbiidiklassid (nt ISO K10–K20 klassid) toimivad paremini.

Kuidas iga kulumistüüp osade kvaliteeti mõjutab

Kulunud tööriistad muudavad töödeldud detaili geomeetriat. Külgede kulumine suurendab auke ja vähendab läbimõõtu, kraatrite kulumine muudab efektiivset kaldenurka ja suurendab lõikejõude ning BUE rebib pinna, tekitades kindlaksmääratud Ra-st tunduvalt kõrgemad kareduse väärtused. Kosmoses või meditsiinis kasutatavate titaankomponentide puhul, kus tolerants on +/-0,05 mm või suurem, tuleb tööriistu vahetada enne, kui kulumine on silmaga nähtav.

Praktilised meetmed kulumise piiramiseks

Kasutage teravaid positiivseid{0}}reha geomeetriaid, et minimeerida lõikejõude ja soojuse teket.

Enamiku titaanitööde jaoks valige katmata või mõõduka{0}}temperatuuriga kaetud karbiid (ISO K-klass); vältige terase jaoks mõeldud tööriistu.

Hoidke lõikekiirus konservatiivne -, tavaliselt 30-60 m/min karbiidiga Ti-6Al-4V puhul – ja kasutage jäika seadistust.

Temperatuuri reguleerimiseks ja laastude loputamiseks kandke lõikealale kõrgsurve{0}}jahutusvedelikku.

Vältige viibimis- või hõõrumiskäike, mis tekitavad soojust ilma materjali eemaldamata.

Kasutage ronimisfreesi väikese radiaalse haardumisega, et vähendada kuumuse kontsentratsiooni serval.

Tootmise kulumise jälgimine

Tootmises kontrollitakse külje kulumist tööriistameistri mikroskoobiga planeeritud ajavahemike järel ja pinna karedus mõõdetakse profilomeetriga, et kulumismõju varakult tabada. Paljud CNC-masinad jälgivad ka spindli koormust; koormuse järkjärguline suurendamine pideval programmil on usaldusväärne varajane kulumise märk. Tööriista eluea salvestamine partii kohta võimaldab töötlemismeeskonnal määrata konservatiivsed vahetusintervallid enne defektide ilmnemist.

Korduma kippuvad küsimused

Milline kulumistüüp on titaani töötlemisel kõige ohtlikum?

Kraatri kulumine on kõige ohtlikum, kuna see edeneb kõrgel temperatuuril kiiresti ja põhjustab järsu serva purunemise ilma järkjärgulise hoiatuseta, mida külgede kulumine annab.

Miks titaanile{0}}tekivad servi sagedamini kui terasele?

Titaanil on kõrge keemiline reaktsioonivõime ja see keevitub surve ja kuumuse all tööriistamaterjalidega, nii et töödeldava detaili materjal kleepub servaga palju kergemini kui teras.

Millist lõikamiskiirust soovitatakse karbiidtööriistadega Ti-6Al-4V jaoks?

Praktiline algusvahemik on 30-60 m/min karestamise korral ja kuni 80 m/min kerge viimistlusega kaetud karbiidiga, olenevalt masina jäikusest ja jahutusvedeliku tarnimisest.

Kuidas ma tean, millal tööriista vahetada, enne kui see ebaõnnestub?

Määrake külje kulumispiir (näiteks VB=0.3 mm), jälgige spindli koormuse suundumusi ja kontrollige regulaarselt pinna karedust; Vahetage tööriistu esimeste kareduse suurenemise märkide ilmnemisel.

Kas jahutusvedelik mõjutab titaani töötlemisel kulumise määra?

Jah. Lõikealale suunatud kõrgsurve{1}}jahutusvedelik eemaldab kuumuse ja laastud, vähendades difusioonikulumist ja BUE-d, mis pikendab otseselt tööriista eluiga.