Рязане и струговане на титан

Уместност

За производството на конструкции и части от титанови сплави се използват всички видове механична обработка: шлайфане, струговане, пробиване, фрезоване, полиране.
Една от важните особености на обработката на детайли от титан и титанови сплави е, че е необходимо да се осигури ресурсът и особено характеристиките на умора, които до голяма степен зависят от качествата на повърхностния слой, който се образува при студена обработка. Поради ниската топлопроводимост и други специфични свойства на титана е трудно да се извърши шлайфане като краен етап на обработка . По време на смилането много лесно могат да се образуват прогаряния, дефектни структури и остатъчни напрежения и напрежения в повърхностния слой, които значително влияят върху намаляването на якостта на умора на продуктите. Следователно, шлайфането на титанови части задължително се извършва при намалени скорости и, ако е необходимо, може да бъде заменено с острие или абразивна обработка с нискоскоростни методи. В случай на шлайфане, то трябва да се извършва със строго регулирани режими, с последващ контрол на повърхността на детайла за изгаряне и придружено от подобряване на качеството на детайла чрез закаляване чрез повърхностна пластична деформация (SPD).

Предизвикателства

Поради високите си якостни свойства, титанът е трудно обработваем . Има високо съотношение на якост на провлачване към якост на опън от около 0,85-0,95. Например за стоманата това съотношение не надвишава 0,75. В резултат на това обработката на титанови сплави изисква големи усилия, което поради ниската топлопроводимост води до значително повишаване на температурата в повърхностните слоеве на среза и затруднява охлаждането на зоната на рязане. Поради силната адхезия титанът се натрупва върху режещия ръб, което значително увеличава силата на триене. Освен това заваряването и адхезията на титан в контактните точки на повърхностите причиняват промени в геометрията на инструмента. Такива промени, които променят оптималната конфигурация, водят до по-нататъшно увеличаване на силите на обработка, което впоследствие води до още по-висока температура в точката на контакт и ускорено износване. Повишаването на температурата в работната зона се влияе най-много от скоростта на рязане, в по-малка степен зависи от силата на подаване на инструмента. Дълбочината на рязане има най-малко влияние върху повишаването на температурата.

Под въздействието на високи температури по време на рязане, титановите чипове и детайла се окисляват. Това впоследствие създава проблем с изхвърлянето и претопяването на чиповете. Подобен процес за детайла може впоследствие да доведе до влошаване на неговите експлоатационни характеристики.

Сравнителен анализ

Процесът на студена обработка на титанови сплави е 3-4 пъти по-трудоемък от този за въглеродни стомани и 5-7 пъти по-труден от този за алуминий. Според информацията на MMPP Salyut, титановите сплави BT5 и BT5-1 в сравнение с въглеродната стомана (с 0,45% C) имат коефициент на относителна обработваемост 0,35-0,48, а за сплавите BT6, BT20 и BT22 това параметърът е още по-малък и е 0,22-0,26. Препоръчва се при обработката да се използва ниска скорост на рязане с малко подаване, като се използва голямо количество охлаждаща течност за охлаждане. При обработката на продукти от титан се използват режещи инструменти от най-устойчивата на износване бързорежеща стомана, като се предпочитат класовете твърди сплави. Но дори и да са спазени всички предписани условия за рязане, скоростите трябва да бъдат намалени поне 3-4 пъти в сравнение с обработката на стомана, което трябва да осигури приемлива издръжливост на инструмента, особено важно при работа на CNC машини.

Оптимизиране

Температурата в зоната на рязане и силата на рязане могат да бъдат значително намалени чрез увеличаване на съдържанието на водород в сплавта, вакуумно отгряване и подходяща механична обработка. Провеждането на легиране на титанови сплави с помощта на водород в крайна сметка дава значително намаляване на температурата в зоната на рязане, прави възможно намаляването на силата на рязане, увеличава издръжливостта на твърдосплавния инструмент до 10 пъти, в зависимост от естеството на сплавта и режима на рязане. Този метод позволява да се увеличи скоростта на обработка 2 пъти без загуба на качество, както и да се увеличи силата и дълбочината по време на рязане без намаляване на скоростта.

За обработка на детайли от титан сплави широко се използват технологични процеси, които позволяват комбиниране на няколко операции в една поради използването на многоинструментално оборудване. Най-целесъобразно е такива технологични операции да се извършват на многоинструментални машини (обработващи центрове). Например, за производство на силови части от изковки се използват машини MA-655A, FP-17SMN, FP-27S; използвани са части от типа "скоба", "колона", "кожух". колона", "кожух" от фасонни отливки и изковки - машини Хоризонт, Ме-12-250, МА-655А, листови панели - машина ВФЗ-М8 , Принципът на "максималната" пълнота на обработката в една операция се реализира на тези машини за по-голямата част от обработката на детайлите.Това се постига чрез последователна обработка на част от няколко страни на една машина с помощта на няколко инсталирани на нея приставки.

Фрезоване

Поради изискването за високи сили, за обработка на титанови сплави обикновено се използват големи машини (FP-7, FP-27, FP-9, VFZ-M8 и др. ). Фрезоването е най-трудоемкият процес по време на производството на части. Особено голям обем от такава работа пада върху производството на силови части на рамката на самолета: ребра, ребра, греди, греди, напречни греди.

Използват се няколко метода при фрезоване на детайли тип "траверса", "греда" и "ребро". 1) Чрез специални хидравлични или механични копирни машини на универсални фрезови машини. 2) Чрез копиране на копирно-фрезови хидравлични машини. 3) С машини с ЦПУ като MA-655C5, FP-11, FP-14. 4) Използване на триосни CNC машини. За тази цел се използват следните инструменти: специални монтажни фрези с промяна на ъгъла при обработката; фасонни вдлъбнати и изпъкнали фрези с радиален профил; челни фрези с повърхност на масата, доведени до цилиндричната повърхност на детайла под необходимия ъгъл.

Машини

За обработка на авиационни материали в нашата страна са създадени много металорежещи машини, които не са по-ниски от световните стандарти, а някои от тях нямат аналози в чужбина. Например CNC машина VF-33 (надлъжно-фрезова тришпинделна триосна), чиято цел е едновременна обработка с три шпиндела на панели, монорелси, ребра, греди и други подобни части за тежки и леки самолети.
Машина 2FP-242 V с два подвижни портала и CNC (тришпинделна четириосна надлъжно-фреза) е предназначена за обработка на оразмерени странични елементи и панели за тежки и широкофюзелажни самолети. Машина FRS-1, оборудвана с подвижна колона, 15-осна CNC хоризонтално-фрезова и бормашина е предназначена за обработка на централна равнина и шарнирни повърхности на крилото на широкофюзелажни самолети. SGPM-320, гъвкав производствен модул, който включва струг, CNC AT-320, магазин с 13 инструмента, автоматичен манипулатор за демонтаж и монтаж на детайли за CNC. Гъвкава производствена единица ALK-250, предназначена за производство на прецизни части за тела на хидравлични агрегати.

Инструменти

За осигуряване на оптимални условия на рязане и високо качество на повърхността на детайлите е необходимо да се спазват стриктно геометричните параметри на инструментите от твърди сплави и бързорежещи стомани. Фрези с вложки от твърди сплави ВК8 се използват за струговане на ковани заготовки. При обработка на газонаситена кора се препоръчват следните геометрични параметри на фрезите: основен ъгъл в план φ1 =45°, допълнителен ъгъл в план φ =14°, челен ъгъл γ = 0°; заден ъгъл α = 12°. При следните условия на рязане: подаване s = 0,5 - 0,8 mm/об, дълбочина на рязане t не по-малко от 2 mm, скорост на рязане v = 25 - 35 m/min. За довършително и полуобработващо непрекъснато струговане е възможно да се използват инструменти от твърди сплави ВК8, ВК4, ВКбм, ВК6 и др. при дълбочина на рязане 1-10 mm, скорост на рязане е v = 40-100 mm/min, а подаването трябва да направи s = 0,1-1 mm/об. Могат да се прилагат и инструменти от бързорежеща стомана (Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5). За фрези от бързорежеща стомана е разработена следната геометрична конфигурация: радиус при върха r = 1 mm, заден ъгъл α = 10°, φ = 15°. Допустимите режими на рязане при струговане на титан се постигат с дълбочина на рязане t = 0,5-3 mm, v = 24-30 m/min, s <0,2 mm.

Твърди сплави

Работата по фрезоване с титан затруднява залепването на титан към зъбите на фрезата и избиването им. За фрезоване на работните повърхности на фрезата се използват твърди сплави VK8, VK6M, VK4 и бързорежеща стомана R6M5K5, R9K5, R8MZK6S, R9M4K8 и R9K10. За фрезоване на титан с фрези с плочи от сплав ВК6М се препоръчва използването на следния режим на рязане: t = 2 - 4 mm, v = 80 - 100 m / min, s = 0,08-0,12 mm / зъб.

Пробиване

Пробиването на титан затруднява прилепването на стружките към работната повърхност на инструмента и попадането им в изходните канали на свредлото, което води до увеличаване на устойчивостта на рязане и бързо износване на режещия ръб. За да се предотврати това, се препоръчва инструментът периодично да се почиства от чипове по време на дълбоко пробиване. За пробиване се използват инструменти от бързорежеща стомана Р12П9К5, Р18Ф2, Р9М4К8, Р9К10, Р9Ф5, Ф2К8МЗ, Р6М5К5 и твърда сплав ВК8. Поради това се препоръчват следните параметри на геометрията на свредлото: за ъгъл на наклон на спираловиден жлеб 25-30, 2φ0 = 70-80°, 2φ = 120-130°, α = 12-15°, φ = 0-3°.

АНТИФРИЗ

За да се увеличи производителността при обработката на титанови сплави и да се увеличи експлоатационният живот на използваните инструменти, използвайте течности като RZ SOJ-8. Те се отнасят до галоид-съдържащо смазочно охлаждане. Охлаждането на детайла се извършва чрез обилно поръсване. Прилагането на флуиди, съдържащи халогениди, по време на обработката води до образуване на солена кора върху повърхността на титановите части, което, като се има предвид нагряването и едновременното действие на напрежението, може да причини солена корозия. За предотвратяване след обработка с RZ SOJ-8 детайлите се подлагат на ецване, при което се отстранява повърхностния слой с дебелина до 0,01 mm. По време на монтажните операции не се допуска използването на RZ SOJ-8.

Смилане при.

Обработваемостта на титановите сплави се влияе значително от техния химичен и фазов състав, тип и параметри на микроструктурата. Най-трудно е да се обработват титанови полуфабрикати и части с груба ламеларна структура. Този вид структура присъства в фасонните отливки. В допълнение, формованите титаниеви отливки имат наситена с газ кора на повърхността, което значително влияе върху износването на инструмента.

Шлифоването на титанови части е трудно поради високата склонност към залепване на контакта по време на триене. Оксидният повърхностен филм лесно се разрушава по време на триене под действието на специфични натоварвания. По време на триенето се извършва активно пренасяне на материала от детайла към инструмента ("закрепване") в точките, където повърхностите влизат в контакт. За това допринасят и други свойства на титановите сплави: по-ниска топлопроводимост, повишена еластична деформация при относително нисък модул на еластичност. Поради генерирането на топлина, оксидният филм върху триещата се повърхност се удебелява, което от своя страна увеличава здравината на повърхностния слой.

При обработката на титанови детайли се използва лентово шлайфане и шлифоване с абразивни колела. За промишлени сплави, най-честата употреба на абразивни колела от зелен силициев карбид, който има голяма твърдост и крехкост със стабилни физични и механични свойства с по-висок абразив от черния силициев карбид.

Купете, цена

Evek GmbH продава валцувани продукти на най-добрата цена. Той се формира, като се вземат предвид курсовете на LME (London metal exchange) и зависи от технологичните характеристики на производството, без да включва допълнителни разходи. Ние доставяме полуфабрикати от титан и неговите сплави в широк асортимент. Всички партиди имат сертификат за качество за съответствие с изискванията на стандартите. При нас можете да закупите на едро най-разнообразни продукти за мащабни производства. Богатият избор, изчерпателните консултации на нашите мениджъри, разумните цени и навременната доставка определят лицето на нашата компания. При покупки на едро има система от отстъпки

Уместност

За производството на конструкции и части от титанови сплави се използват всички видове механична обработка: шлайфане, струговане, пробиване, фрезоване, полиране.
Една от важните особености на обработката на детайли от титан и титанови сплави е, че е необходимо да се осигури ресурсът и особено характеристиките на умора, които до голяма степен зависят от качествата на повърхностния слой, който се образува при студена обработка. Поради ниската топлопроводимост и други специфични свойства на титана е трудно да се извърши шлайфане като краен етап на обработка . По време на смилането много лесно могат да се образуват прогаряния, дефектни структури и остатъчни напрежения и напрежения в повърхностния слой, които значително влияят върху намаляването на якостта на умора на продуктите. Следователно, шлайфането на титанови части задължително се извършва при намалени скорости и, ако е необходимо, може да бъде заменено с острие или абразивна обработка с нискоскоростни методи. В случай на шлайфане, то трябва да се извършва със строго регулирани режими, с последващ контрол на повърхността на детайла за изгаряне и придружено от подобряване на качеството на детайла чрез закаляване чрез повърхностна пластична деформация (SPD).

Предизвикателства

Поради високите си якостни свойства, титанът е трудно обработваем . Има високо съотношение на якост на провлачване към якост на опън от около 0,85-0,95. Например за стоманата това съотношение не надвишава 0,75. В резултат на това са необходими големи усилия при обработката на титанови сплави, което поради ниската топлопроводимост води до значително повишаване на температурата в повърхностните слоеве на среза и затруднява охлаждането на зоната на рязане. Поради силната адхезия титанът се натрупва върху режещия ръб, което значително увеличава силата на триене. Освен това заваряването и адхезията на титан в контактните точки на повърхностите причиняват промени в геометрията на инструмента. Такива промени, които променят оптималната конфигурация, водят до по-нататъшно увеличаване на силите на обработка, което впоследствие води до още по-висока температура в точката на контакт и ускорено износване. Повишаването на температурата в работната зона се влияе най-много от скоростта на рязане, в по-малка степен зависи от силата на подаване на инструмента. Дълбочината на рязане има най-малко влияние върху повишаването на температурата.

Под въздействието на високи температури по време на рязане, титановите чипове и детайла се окисляват. Това впоследствие създава проблем с изхвърлянето и претопяването на чиповете. Подобен процес за детайла може впоследствие да доведе до влошаване на неговите експлоатационни характеристики.

Сравнителен анализ

Процесът на студена обработка на титанови сплави е 3-4 пъти по-трудоемък от този за въглеродни стомани и 5-7 пъти по-труден от този за алуминий. Според информацията на MMPP Salyut, титановите сплави BT5 и BT5-1 в сравнение с въглеродната стомана (с 0,45% C) имат коефициент на относителна обработваемост 0,35-0,48, а за сплавите BT6, BT20 и BT22 това параметърът е още по-малък и е 0,22-0,26. Препоръчва се при обработката да се използва ниска скорост на рязане с малко подаване, като се използва голямо количество охлаждаща течност за охлаждане. При обработката на продукти от титан се използват режещи инструменти от най-устойчивата на износване бързорежеща стомана, като се предпочитат класовете твърди сплави. Но дори и да са спазени всички предписани условия за рязане, скоростите трябва да бъдат намалени поне 3-4 пъти в сравнение с обработката на стомана, което трябва да осигури приемлива издръжливост на инструмента, особено важно при работа на CNC машини.

Оптимизиране

Температурата в зоната на рязане и силата на рязане могат да бъдат значително намалени чрез увеличаване на съдържанието на водород в сплавта, вакуумно отгряване и подходяща механична обработка. Провеждането на легиране на титанови сплави с помощта на водород в крайна сметка дава значително намаляване на температурата в зоната на рязане, прави възможно намаляването на силата на рязане, увеличава издръжливостта на твърдосплавния инструмент до 10 пъти, в зависимост от естеството на сплавта и начина на рязане. Този метод позволява да се увеличи скоростта на обработка 2 пъти без загуба на качество, както и да се увеличи силата и дълбочината по време на рязане без намаляване на скоростта.

За обработка на детайли от титанови сплави широко се използват технологични процеси, които позволяват комбиниране на няколко операции в една поради използването на многофункционално оборудване. Най-целесъобразно е такива технологични операции да се извършват на многоинструментални машини (обработващи центрове). Например, за производство на силови части от изковки се използват машини MA-655A, FP-17SMN, FP-27S; използвани са части от типа "скоба", "колона", "кожух". колона", "кожух" от фасонни отливки и изковки - машини Хоризонт, Ме-12-250, МА-655А, листови панели - машина ВФЗ-М8 , Принципът на "максималната" пълнота на обработката в една операция се реализира на тези машини за по-голямата част от обработката на детайлите.Това се постига чрез последователна обработка на част от няколко страни на една машина с помощта на няколко инсталирани на нея приставки.

Фрезоване

Поради изискването за високи сили, за обработка на титанови сплави обикновено се използват големи машини (FP-7, FP-27, FP-9, VFZ-M8 и др. ). Фрезоването е най-трудоемкият процес по време на производството на части. Особено голям обем от такава работа пада върху производството на силови части на рамката на самолета: ребра, ребра, греди, греди, напречни греди.

Използват се няколко метода при фрезоване на детайли тип "траверса", "греда" и "ребро". 1) Чрез специални хидравлични или механични копирни машини на универсални фрезови машини. 2) Чрез копиране на копирно-фрезови хидравлични машини. 3) С машини с ЦПУ като MA-655C5, FP-11, FP-14. 4) Използване на триосни CNC машини. За тази цел се използват следните инструменти: специални монтажни фрези с промяна на ъгъла при обработката; фасонни вдлъбнати и изпъкнали фрези с радиален профил; челни фрези с повърхност на масата, доведени до цилиндричната повърхност на детайла под необходимия ъгъл.

Машини

За обработка на авиационни материали у нас са създадени много машини, които не отстъпват на световните стандарти, а някои от тях нямат аналог в чужбина. Например CNC машина VF-33 (надлъжно-фрезова тришпинделна триосна), чиято цел е едновременна обработка с три шпиндела на панели, монорелси, ребра, греди и други подобни части за тежки и леки самолети.
Машина 2FP-242 V с два подвижни портала и CNC (тришпинделна четириосна надлъжно-фреза) е предназначена за обработка на оразмерени странични елементи и панели за тежки и широкофюзелажни самолети. Машина FRS-1, оборудвана с подвижна колона, 15-осна CNC хоризонтално-фрезова и бормашина е предназначена за обработка на централна равнина и шарнирни повърхности на крилото на широкофюзелажни самолети. SGPM-320, гъвкав производствен модул, който включва струг, CNC AT-320, магазин с 13 инструмента, автоматичен манипулатор за демонтаж и монтаж на детайли за CNC. Гъвкава производствена единица ALK-250, предназначена за производство на прецизни детайли за корпуси на хидравлични агрегати.

Инструменти

За осигуряване на оптимални условия на рязане и високо качество на повърхността на детайлите е необходимо да се спазват стриктно геометричните параметри на инструментите от твърди сплави и бързорежещи стомани. Фрези с вложки от твърди сплави ВК8 се използват за струговане на ковани заготовки. Препоръчват се следните геометрични параметри на фрези по време на обработка върху газонаситена кора: основен ъгъл в план φ1 =45°, допълнителен ъгъл в план φ =14°, челен ъгъл γ = 0°; заден ъгъл α = 12°. При следните условия на рязане: подаване s = 0,5 - 0,8 mm/об, дълбочина на рязане t не по-малко от 2 mm, скорост на рязане v = 25 - 35 m/min. За довършително и полуобработващо непрекъснато струговане е възможно да се използват инструменти от твърди сплави ВК8, ВК4, ВКбм, ВК6 и др. при дълбочина на рязане 1-10 mm, скорост на рязане е v = 40-100 mm/min, а подаването трябва да направи s = 0,1-1 mm/об. Могат да се прилагат и инструменти от бързорежеща стомана (Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5). За фрези от бързорежеща стомана е разработена следната геометрична конфигурация: радиус при върха r = 1 mm, заден ъгъл α = 10°, φ = 15°. Допустимите режими на рязане при струговане на титан се постигат с дълбочина на рязане t = 0,5-3 mm, v = 24-30 m/min, s <0,2 mm.

Твърди сплави

Работата по фрезоване с титан затруднява залепването на титан към зъбите на фрезата и избиването им. За фрезоване на работните повърхности на фрезата се използват твърди сплави VK8, VK6M, VK4 и бързорежеща стомана R6M5K5, R9K5, R8MZK6S, R9M4K8 и R9K10. За фрезоване на титан с фрези с плочи от сплав ВК6М се препоръчва използването на следния режим на рязане: t = 2 - 4 mm, v = 80 - 100 m / min, s = 0,08-0,12 mm / зъб.

Пробиване

Пробиването на титан затруднява прилепването на стружките към работната повърхност на инструмента и попадането им в изходните канали на свредлото, което води до увеличаване на устойчивостта на рязане и бързо износване на режещия ръб. За да се предотврати това, се препоръчва инструментът периодично да се почиства от чипове по време на дълбоко пробиване. За пробиване се използват инструменти от бързорежеща стомана Р12П9К5, Р18Ф2, Р9М4К8, Р9К10, Р9Ф5, Ф2К8МЗ, Р6М5К5 и твърда сплав ВК8. Поради това се препоръчват следните параметри на геометрията на свредлото: за ъгъл на наклон на спираловиден жлеб 25-30, 2φ0 = 70-80°, 2φ = 120-130°, α = 12-15°, φ = 0-3°.

АНТИФРИЗ

За да се увеличи производителността при обработката на титанови сплави и да се увеличи експлоатационният живот на използваните инструменти, използвайте течности като RZ SOJ-8. Те се отнасят до галоид-съдържащо смазочно охлаждане. Охлаждането на детайла се извършва чрез обилно поръсване. Прилагането на флуиди, съдържащи халогениди, по време на обработката води до образуване на солена кора върху повърхността на титановите части, което, като се има предвид нагряването и едновременното действие на напрежението, може да причини солена корозия. За предотвратяване след обработка с RZ SOJ-8 детайлите се подлагат на ецване, при което се отстранява повърхностния слой с дебелина до 0,01 mm. По време на монтажните операции не се допуска използването на RZ SOJ-8.

Смилане при.

Обработваемостта на титановите сплави се влияе значително от техния химичен и фазов състав, тип и параметри на микроструктурата. Най-трудно е да се обработват титанови полуфабрикати и части с груба ламеларна структура. Този вид структура присъства в фасонните отливки. В допълнение, формованите титаниеви отливки имат наситена с газ кора на повърхността, което значително влияе върху износването на инструмента.

Шлифоването на титанови части е трудно поради високата склонност към залепване на контакта по време на триене. Оксидният повърхностен филм лесно се разрушава по време на триене под действието на специфични натоварвания. По време на триенето се извършва активно пренасяне на материала от детайла към инструмента ("закрепване") в точките, където повърхностите влизат в контакт. За това допринасят и други свойства на титановите сплави: по-ниска топлопроводимост, повишена еластична деформация при относително нисък модул на еластичност. Поради генерирането на топлина, оксидният филм върху триещата се повърхност се удебелява, което от своя страна увеличава здравината на повърхностния слой.

При обработката на титанови детайли се използва лентово шлайфане и шлифоване с абразивни колела. За промишлени сплави, най-честата употреба на абразивни колела от зелен силициев карбид, който има голяма твърдост и крехкост със стабилни физични и механични свойства с по-висок абразив от черния силициев карбид.

Купете, цена

Evek GmbH продава валцувани продукти на най-добрата цена. Той се формира, като се вземат предвид курсовете на LME (London metal exchange) и зависи от технологичните характеристики на производството, без да включва допълнителни разходи. Ние доставяме полуфабрикати от титан и неговите сплави в широк асортимент. Всички партиди имат сертификат за качество за съответствие с изискванията на стандартите. При нас можете да закупите на едро най-разнообразни продукти за мащабни производства. Богатият избор, изчерпателните консултации на нашите мениджъри, разумните цени и навременната доставка определят лицето на нашата компания. При покупки на едро има система от отстъпки