Meccanismo fisico di deformazione termica della lega di titanio e punti di dolore di processo
Il Titanio (come Ti-6Al-4V) il modulo elastico è solo il 50% dell 'acciaio e la conducibilità termica è debole, il calore prodotto dal taglio non può essere dissipato rapidamente sopra 300 ℃, con conseguente recupero elastico del pezzo (coltello) o deformazione plastica nell' effetto termico trascurato nella lavorazione convenzionale dell 'alluminio, direttamente causata da una sovradimensionalità sulla lega di titanio, tipica modalità di guasto include: piani superiori a 0.02 mm, deviazione dell' apertura e deformazione dopo il rilascio di stress. Gli ingegneri dovrebbero prestare attenzione alla "fragilità del fuoco di ritorno a bassa temperatura" del materiale stesso e all 'effetto combinato del ciclo termico di lavorazione.
Analisi dei modelli di guasto più comuni
- Calore e stress residuoIl raffreddamento rapido provoca indurimento superficiale e stress da trazione interno ed è suscettibile di provocare micro-crepe.
- Ripristino flessibileDopo aver rimosso la forza di taglio, il pezzo torna indietro nella direzione dell 'utensile, causando una scanalatura o una distorsione ridotta del foro.
- Colpisci i tuoi coltelli: l'usura diffusa di titanio e utensili ad alta temperatura, la rugosità superficiale peggiora.
Ottimizzazione dei materiali e dei parametri di taglio
La linea di difesa frontale per controllare la deformazione è la riduzione della forza di taglio e dell 'attrito Si consiglia di utilizzare una fresa in metallo duro contenente cobalto (classe K) o in metallo duro integrale con rivestimento al tagliente TiAlN o AlCrN, i parametri chiave devono essere significativamente più bassi rispetto ai metalli convenzionali: l'avanzamento è consigliato tra 0,1 e 0,2 mm/z e la velocità di taglio è regolata tra 50 e 100 m/min in base al diametro dell' utensile. Il taglio a secco può peggiorare l'accumulo di calore e si consiglia di utilizzare una lubrificazione a microprecisione ad alta pressione (MQL) o un raffreddamento a umido completo, poiché il fluido da taglio necessita di un 'elevata permeabilità all' attacco e va direttamente nell 'area di taglio per un rapido raffreddamento.
Nella lavorazione a 5 assi, l'adozione della strategia di piegatura "a piccoli passi, percorso multi-coltello", mantenendo la quantità di coltello da taglio laterale inferiore a 0,3 volte il percorso del coltello, può ridurre notevolmente la forza radiale, sopprimere la deformazione per la struttura a parete sottile, dovrebbe essere utilizzato un processo di fresatura a rotazione su due lati per bilanciare le sollecitazioni residue lati.
Progettazione di pinze e pratiche di ingegneria di compensazione termica
La clip flessibile è la chiave per prevenire la deformazione della lega di titanio durezza bassa (HRC32 - 36), clip meccaniche inclini a indentazione in progetto è raccomandato l'uso di adsorbimento a vuoto, artigli morbidi pneumatici o attrezzature personalizzate speciali se l'uso di morsetti meccanici, è necessario aumentare la pressione di dispersione del cuscinetto (come guarnizione di rame o alluminio) più importante è la compensazione termica: dopo la lavorazione del pezzo deve essere lasciato fermo per più di 24 ore, dopo il bilanciamento della tensione e la temperatura dopo la rettifica o il test, altrimenti i dati di deformazione termica non possono essere rintracciati.
Confronto tra i diversi programmi di lavorazione
| Tipo di processo | Scenari di applicazione | Vantaggio | Limiti/Controllo del rischio |
|---|---|---|---|
| 5 punti di contatto | Volumi complessi, struttura aerea. | Una scatola, alta precisione, ridurre l'errore cumulativo | La programmazione è complessa, l'interferenza con i coltelli richiede la verifica della simulazione |
| Treno a ruota (segue) | Piccolo angolo, piccoli pezzi. | Si muove bene, diventa piccolo, veloce. | Solo corpi rotanti, non è possibile lavorare parti complesse |
| Taglio linea (EDM) | Leghe di titanio rigide, profili complessi | Zona priva di influenza termica (HAZ) | Bassa efficienza, presenza di bruciature micro arc deve essere lucidato due volte |
Per le parti in lega di titanio con un profilo complesso e requisiti di alta precisione, ShowyMetal utilizza un margine di levigatura a 5 assi con dimensioni chiave per battistrada o veicoli a 4 assi e questo percorso di processo di miscelazione bilancia efficacemente l'efficienza e le tolleranze bit con il rilevamento a tre coordinate.
Effetto del trattamento superficiale sull 'accuratezza dimensionale
Lo spessore dello strato di ossido anodizzato è di solito 15 - 25 μ m, se il design non lascia il margine, lo strato di membrana causerà una differenza eccessiva nelle dimensioni delle parti quando si consiglia di etichettare il disegno delle "dimensioni pre-ossidazione" o "dimensioni post-ossidazione" e lo stesso margine di processo di sabbiatura, deve essere riservato di 0,05 - 0,1 mm, inoltre, il trattamento ad alta luminosità richiede che il substrato stesso raggiunga meno di 0,8 μ m, altrimenti non può essere rappresentato, quindi il controllo del coltello anteriore della fresatura è fondamentale.
Test di qualità e controllo della coerenza dei volumi
Le fluttuazioni della durezza del materiale tra i lotti di leghe di titanio determinano la messa a punto dei parametri di taglio per ShowyMetal, seguendo un processo di conferma del primo pezzo quando si esegue una produzione in serie: l'utilizzo di una macchina di misura a coordinate (CMM) per il rilevamento delle dimensioni complete, unitamente a un rozzimetro per la valutazione dello stato superficiale per la deformazione termica, viene effettuato un controllo completo al 100% prima della spedizione, garantendo la tracciabilità dei dati per le applicazioni aeronautiche ogni lotto sia corredato di un certificato di materiale (Mill Cert) per garantire che il contenuto di elementi sia conforme alle norme ASTM o AMS.
Domande ricorrenti (FAQ)
Come avviene il trattamento termico dopo la lavorazione della lega di titanio per eliminare lo stress?
Di solito viene effettuata la de-stress ricottura prima della finitura (550 - 650 ° C per 2 ore di isolamento), ma se la finitura è necessaria per alleviare lo stress residuo mediante lento riscaldamento a bassa temperatura (350 ° C), evitando la tempra diretta che porta alla rottura.
Come evitare il "mal di gola" durante la fresatura del titanio?
L'aumento della rigidità del sistema (utilizzando l'utensile intero), abbassando l'avanzamento a 0,05 - 0,1 mm/z e utilizzando una quantità più piccola di striscio laterale (ad esempio 0,05 mm) durante la lavorazione di finitura inibisce efficacemente il recupero elastico.
Le parti in titanio possono essere zincate direttamente a elettro-placcatura?
Non è raccomandato che il film di passivazione sulla superficie del titanio sia estremamente forte, l'adesione a galvanica è scarsa e l'ossidazione idrata è solitamente sostituita da evaporazione sotto vuoto (PVD) o ossidazione anodizzata, se deve essere galvanizzata, deve essere prima decapato e legato chimicamente.
Perché il liquido di raffreddamento della lega di titanio non può cambiare marca?
Il titanio è sensibile al cloruro, incline alla rottura della corrosione da stress ed è necessario utilizzare formule prive di cloro e le differenze nella composizione del grasso lubrificante di diverse marche influenzeranno la qualità microscopica della superficie, si raccomanda di mantenere la coerenza del liquido di raffreddamento nello stesso lotto.
Come è possibile garantire la coerenza tra 72 dispositivi nella produzione di massa?
Con procedure operative standardizzate (SOP) e sistemi di gestione della durata dell 'utensile, ogni impianto esegue gli stessi parametri di taglio e flusso di raffreddamento utilizzando un feedback di dati a tre coordinate per regolare i valori di compensazione dell' utensile, garantendo una distribuzione dimensionale delle parti (Cpk) stabile tra i diversi prodotti della macchina.
Conclusioni e cooperazione
La fresatura CNC in lega di titanio non è solo un problema di taglio, ma è anche un progetto di sistema termodinamico e materialistico che è in grado di soddisfare la maggior parte dei nodi del progetto con un controllo preciso del calore di taglio, l'ottimizzazione delle maschere rigide e dei processi di post-trattamento rigorosi per una produzione ad alta precisione di ± 0,01 mm con ShowyMetal con 72 gruppi di apparecchiature CNC che supportano la consegna one-stop, dalla proposta DFM alla ossidazione finale dell 'anodo, con un periodo di consegna in lotti di 15 - 25 giorni. Se avete esigenze di elevata finitura o di superfici complesse per parti strutturali in lega di titanio, vi invitiamo a fornire disegni o modelli 3D per la valutazione del processo e la quotazione.
