Тенденция развития обработки деталей из титана

 

 

Титановый сплав относится к различным сплавам металлов, изготовленным из титана и других металлов. В последние годы исследования, разработки и производство материалов из титановых сплавов в основном использовались в авиационной промышленности, национальной оборонной и военной промышленности, а также в других отраслях. Среди них наибольший спрос на применение в авиационной промышленности, составляя около 50%, в основном для производства самолетов и двигателей, поэтому рынок титановых материалов по-прежнему имеет большой потенциал. В этой статье будет рассказано о тенденции развития резки титановых сплавов.
 

 

 

 

 

Высокоскоростная резка титанового сплава

 

 

 

 

Высокоскоростная резка может значительно повысить эффективность обработки и обеспечить качество обработанных титановых деталей . Практика высокоскоростного фрезерования пазов и периферийного фрезерования титановых сплавов доказывает, что высокоскоростная резка не только повышает эффективность обработки, но и эффективно улучшает качество поверхности обработанных титановых деталей.

 

 

Высокоскоростная резка титановых сплавов имеет следующие преимущества:

 

 

(1) Повышение температуры невелико, и тепловая деформация обработанных титановых деталей невелика. Хотя высокоскоростная резка производит много тепла, поскольку стружка срезается с обработанных титановых деталей с большой скоростью, более 90% тепла резки отводится стружкой, а тепло, передаваемое обработанным титановым деталям, очень мало, и заготовка накапливает очень мало тепла. Очень важно уменьшить тепловые деформации обработанных титановых деталей.

 

 

(2) Низкая сила резания. Высокая скорость резания сужает зону деформации сдвига, угол сдвига увеличивается, коэффициент деформации уменьшается, а скорость оттока стружки увеличивается, так что деформация резания уменьшается, а сила резания на 30% ~ 90% ниже обычной силы резания. Особенно подходит для обработки деталей из титанового сплава для авиации с низкой жесткостью.

 

 

(3) Скорость съема материала высокая, а качество поверхности обработанных титановых деталей хорошее. Во время высокоскоростной резки скорость подачи может быть увеличена в 5-101 раз по мере увеличения скорости резания, так что количество удаляемого материала за единицу времени может быть увеличено в 3} 5 раз. Кроме того, по мере увеличения скорости резания стружка может быть быстро срезана с заготовки, поэтому остаточное напряжение на поверхности обработанной титановой детали очень мало. Из-за повышения температуры точки резания высота чешуек на поверхности обработанных титановых деталей будет значительно уменьшена или даже полностью исчезнет.

 

 

Высокоскоростная резка титанового сплава также сталкивается со многими техническими проблемами. Высокая скорость приводит к резкому повышению температуры поверхности обработанных титановых деталей. Из-за плохой теплопроводности титанового сплава, если не принять эффективных мер охлаждения, титановый сплав и элементы в воздухе будут химически реагировать, образуя закаленный слой. Высокотемпературная абляция и увеличение силы резания вызвали резкий износ инструмента, что сделало работу неустойчивой.

 

 

 

 

 

 

 

Высокопроизводительные инструменты для резки титановых сплавов

 

 

 

Производительность инструментов из ПКА очень подходит для обработки деталей из титана:

 

 

(1) Хорошая теплопроводность. Теплопроводность алмаза в 1.5-9 раз выше, чем у твердого сплава. Благодаря высокой теплопроводности и температуропроводности тепло, выделяющееся при резании, легко отводится от инструмента, поэтому температура в зоне резания низкая, что имеет большое значение для преодоления плохой теплопроводности титановых сплавов.

 

 

(2) Более низкий коэффициент теплового расширения. Коэффициент теплового расширения алмаза в несколько раз меньше, чем у цементированного карбида, что составляет около 1/10 от коэффициента быстрорежущей стали. При высоких температурах он может лучше обеспечить качество обработки обработанных деталей из титанового сплава.

 

(3) Чрезвычайно высокая твердость и износостойкость. Долговечность алмазных инструментов при обработке высокотвердых материалов в 10-100 раз или даже в сотни раз выше, чем у инструментов из твердого сплава. Использование алмазных инструментов для резки титановых сплавов может эффективно продлить срок службы инструментов.

 

 

 

 

 

Зелёная резка титанового сплава

 

 

 

Традиционные детали обработки титана используют большое количество охлаждающей жидкости, что увеличивает себестоимость обработки с ЧПУ, загрязняет окружающую среду и наносит вред здоровью рабочих. Экологичная резка может эффективно решать все виды проблем, вызванных смазочно-охлаждающей жидкостью. В настоящее время исследования в области экологичной обработки в стране и за рубежом в основном включают в себя экологичную технологию резки и экологичную технологию охлаждения.

 

 

Технологии зеленой резки включают в себя: сухую резку, квазисухую резку, низкотемпературную резку и зеленую мокрую резку.

 

 

Сухая резка может полностью устранить ряд негативных эффектов, вызванных использованием смазочно-охлаждающих жидкостей. Из-за трения температура обработанных титановых деталей и инструментов повышается, что приводит к более быстрому износу инструмента, обработанные титановые детали создают остаточные напряжения, и в то же время, инструменты и обработанные титановые детали будут иметь термическую деформацию, что снижает качество поверхности, поэтому она не подходит для обработки титана в аэрокосмической отрасли.

 

 

Квазисухая резка также называется технологией MQL (Minimal Quantity Lubrication). Она смешивает и распыляет очень небольшое количество смазочно-охлаждающей жидкости со сжатым воздухом с постоянным давлением и распыляет ее в зону обработки для обработки инструмента и титана. Эффективная смазка осуществляется на обрабатываемых деталях между деталями. Использование смазочной жидкости очень мало, но эффект очень значительный. Это не только повышает эффективность обработки на станках с ЧПУ, но и не вызывает загрязнения окружающей среды. Это эффективный способ резки обработанных деталей из титана.

 

 

Ключ к экологически чистым процессам охлаждения — это использование «зеленых» технологий, в основном включающих: охлаждение жидким азотом, охлаждение паром, охлаждение низкотемпературной газовой струей и струйное распыление.

 

 

Охлаждение жидким азотом использует жидкий азот для перевода инструмента или зоны резания деталей обработки титана в состояние низкотемпературного охлаждения для резки, что в настоящее время является основным методом низкотемпературной обработки. Трудность сбора стружки при охлаждении жидким аммиаком и отсутствие смазки инструментов при охлаждении чистым газом ограничивают продвижение этого метода охлаждения. Некоторые ученые предложили низкотемпературную обработку струйным распылением титановых сплавов на основе этого метода. Низкотемпературная обработка струйным распылением сочетает в себе несколько элементов, таких как низкая температура, удар струи, полное испарение и использование самого зеленого воздуха.

 

 

 

 

Суммировать

 

 

 

Для более эффективного удовлетворения растущих требований аэрокосмической отрасли к обработанным титановым деталям необходимо значительное улучшение технологий обработки титана в нашей стране. В соответствии со стандартами Китая в области материалов, станков с ЧПУ и методов управления, дальнейшее совершенствование технологических линий обработки титановых деталей, отбор основных параметров обработки, повышение эффективности обработки и качества продукции будут способствовать развитию цепочки производства титановых деталей и станут ключевым элементом будущего развития аэрокосмической отрасли.