Schneiden und Bearbeitung von Titan

Relevanz

Für die Herstellung von Konstruktionen und Bauteilen aus Titanlegierungen gelten alle Arten von mechanischen Bearbeitung: Schleifen, drehen, bohren, Fräsen, Polieren.
Eines der wichtigsten Merkmale bei der Bearbeitung von teilen aus Titan und-Legierungen ist die Tatsache, dass die Ressource, insbesondere ermüdungsprüfungen Eigenschaften, weitgehend abhängig von den Eigenschaften der Oberflächenschicht, die sich bei Kaltverformung. Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit und der spezifischen Eigenschaften u.a. Titan, die Durchführung von Schleifen wie der Endphase der Behandlung ist schwierig. Während der Schleifen sehr leicht bilden können прижоги, in der Deckschicht auftreten, die mangelhaften Strukturen und restspannungen, die Dehnung, die einen wesentlichen Einfluss auf die Verringerung der Dauerfestigkeit der Produkte. Also, Schleifen von Formteilen aus Titan-unbedingt durchgeführt, bei niedrigeren Geschwindigkeiten und bei Bedarf ersetzt werden kann auf лезвийную oder abrasive Behandlung низкоскоростными Methoden. Im Falle der Anwendung von Schleifen, es sollte mit der Anwendung streng reglementierten Modi mit der Durchführung der nachträglichen Kontrolle der Oberfläche der Teile auf das Vorhandensein von прижогов und einhergehen mit einer Verbesserung der Qualitäten der Einzelteile durch Härten oberflächlicher plastischer Verformung (PPD).

Komplexität

Wegen der hohen Festigkeitseigenschaften Titan schlecht zu verarbeiten Zerspanung. Er hat ein hohes Verhältnis von Streckgrenze zur Zeit der Reißfestigkeit von etwa 0,85−0,95. Z. B. für Stahl diese Zahl nicht mehr als 0,75. Als Ergebnis der mechanischen Behandlung von Titanlegierungen erfordert große Anstrengungen, daß aufgrund der geringen Wärmeleitung führt zu einem erheblichen Anstieg der Temperatur in den oberflächlichen Schichten des Schnittes und erschwert die Kühlung der Zone schneiden. Wegen der starken Adhäsion Titan Reichert sich an der Schneidkante, die deutlich erhöht die Reibungskraft. Außerdem приваривание und kleben von Titan in Bereichen sich berührender Oberflächen führt zu einer änderung der geometrie des Werkzeugs. Solche änderungen, die die optimale Konfiguration, beinhalten eine weitere Verbesserung der Aufwand für die Verarbeitung, dass, beziehungsweise, führt zu einer weiteren Erhöhung der Temperatur der Kontaktstelle und beschleunigen die Abnutzung. Mehr nur auf die Erhöhung der Temperatur im Arbeitsbereich Schnittgeschwindigkeit beeinflusst, in geringerem Maße hängt es von den Bemühungen der Einreichung des Instruments. Die geringste Wirkung auf eine Erhöhung der Temperatur hat eine Tiefe Durchführung des Schneidens.

Unter dem Einfluss der hohen Temperaturen die Oxidation beim schneiden von Titan — Spänen und verarbeiteten Details. Dies führt im weiteren zum Problem Späne im Zusammenhang mit der Entsorgung und Umschmelzen. Ein ähnliches Verfahren für das Werkstück anschließend kann zu einer Verschlechterung Ihrer Gebrauchseigenschaften.

Vergleichende Analyse

Der Prozess der kalten Verarbeitung von Titanlegierungen nach dem Arbeitsaufwand 3−4 mal schwieriger, als die Bearbeitung von Kohlenstoffstählen, und in 5−7 mal — als die Bearbeitung von Aluminium. Nach Angaben ММПП «salut», Titanlegierungen ВТ5 und ВТ5−1 im Vergleich zu Kohlenstoff-Stahl (mit 0,45% C), einen Koeffizienten der relativen Bearbeitbarkeit 0,35−0,48, und für Legierungen ВТ6, ВТ20 und ВТ22 diese Zahl noch geringer und beträgt 0,22−0,26. Es wird empfohlen, bei der mechanischen Bearbeitung verwenden niedrige Schnittgeschwindigkeit bei geringem Vorschub, verwenden zur Kühlung große Mengen Kühlflüssigkeit. Bei der Verarbeitung von ERZEUGNISSEN aus Titan gelten Schneidwerkzeuge die aus verschleißfestem HSS-Stahl, bevorzugt einem festen Sorten Legierungen. Aber selbst wenn alle vorgeschriebenen Bedingungen für Schnittgeschwindigkeit, Drehzahl müssen reduziert werden, zumindest in 3−4-fache, verglichen mit der Verarbeitung von Stahl, das sollte dem angemessenen Standzeit, dies ist besonders wichtig bei der Arbeit an CNC-Maschinen.

Optimierung

Die Temperatur in der Zone schneiden und Aufwand für die Schnittgeschwindigkeit können Sie erheblich reduzieren, die Erhöhung der Gehalt an Wasserstoff in der Legierung, Vakuum Ausglühen und der entsprechenden Bearbeitung. Die Durchführung der Dotierung Legierungen von Titan mit Wasserstoff gibt schließlich eine deutliche Senkung der Temperatur im Schneidbereich, bietet die Möglichkeit, die Schnittkraft erhöht die Standzeit Hartmetall-Werkzeugen bis zu 10-mal in Abhängigkeit von der Art der Legierung und des Regimes des Schneidens. Diese Methode bietet die Möglichkeit, erhöhen Sie die Geschwindigkeit der Behandlung 2-mal ohne Qualitätsverlust und Erhöhung der Kraft und Tiefe bei der Durchführung des Schneidens ohne Verringerung der Geschwindigkeit.

Für die mechanische Bearbeitung von teilen aus Legierungen Titan Breite Anwendung haben die technologischen Prozesse, die es ermöglichen, kombinieren Sie mehrere Operationen in einem einzigen durch den Einsatz von многоинструментального Hardware. Die zweckmäßigste diese Art von technologischen Operationen durchführen многооперационных Werkzeugmaschinen (Bearbeitungszentren). Zum Beispiel für die Herstellung von powertrain-Bauteilen aus Stanzteilen gelten Werkzeugmaschinen MA-655А, OP-17СМН, OP-27S; Details Art «Klammer», «Kolumne», «Gehäuse» aus konturierten Guss-und Stanz — Maschinen «Horizont», Me-12−250, MA-655А, Blech-Platten — Maschine VFZ-M8. Mit diesen Maschinen bei der Verarbeitung der meisten Teile realisiert das Prinzip der «maximalen» Vollständigkeit der Bearbeitung in einem einzigen Arbeitsgang, was erreicht wird durch die konsequente Werkstücke von mehreren Seiten auf einer Maschine mit mehreren darauf installierten VORRICHTUNGEN.

Fräsen

Wegen der Notwendigkeit der Anwendung der große Aufwand für die Bearbeitung von Titan-Legierungen gelten in der Regel große Maschinen (OP-7, OP-27, OP-9, VFZ-M8 usw.). Fräsen ist das ein zeitaufwendiger Prozess während der Herstellung der Teile. Vor allem der große Umfang solcher arbeiten entfallen auf die Herstellung von powertrain-Bauteilen Skelette Flugzeug: rippen, Web Bilder, Balken, Holme, die Kopfplatte.

Beim Fräsen der Teile Typ «Traverse», «Balken», «Rippe» verwendet verschiedene Methoden. 1) mit Hilfe von speziellen hydraulischen oder mechanischen Kopierern auf Universal-Fräsmaschinen. 2) Nach копирам auf копирно-Fräs-hydraulischen Maschinen. 3) Auf CNC-Maschinen des Typs MA-655С5, AF-11, AF-14. 4) mit Hilfe трехкоординатных CNC-Maschinen. Dabei verwenden: spezielle Fräse vorgefertigt mit einstellbarem Winkel während der Behandlung; geformte konkave und konvexe Fräser Profil Strahlung; Schaftfräser mit dem heranführen an die zylindrische Oberfläche des Werkstücks Ebene des Tisches unter dem richtigen Winkel.

Maschinen

Für die Bearbeitung von Luftfahrt-Materialien in unserem Land wurden viele Maschinen, die nicht schlechter als die internationalen Standards, und einige von Ihnen haben keine Analoga im Ausland. So z.B. die VF-33 CNC-Maschinen (Hobel-Fräsen трехшпиндельный трехкоординатный) Ernennung von dessen gleichzeitige Bearbeitung von drei Platten Spindeln, монорельсов, rippen, Balken und andere derartige Teile für schwere und leichte Flugzeuge.
Die Maschine 2ФП-242 mit zwei beweglichen Portal und CNC-Maschinen (Hobel-Fräsen трехшпиндельный четырехкоординатный) entwickelt für die Verarbeitung Standlicht Längsträger und Paneele für schwere und bei Großraumflugzeug Flugzeuge. Die Maschine Fed-1, ausgestattet mit einer beweglichen Kolonne, horizontal-Fräs-расточный, 15 Achsen CNC — entwickelt für die Verarbeitung Hintern Oberflächen центроплана und Flügel Großraumflugzeug Flugzeuge. СГПМ-320, flexible Produktionseinheit, bestehend aus-Drehbank, CNC-at-320, Shop für 13 Instrumente, automatische Manipulator für die Entnahme und Montage der Teile für die CNC-Bearbeitung. Flexible Produktionskomplex der ABV-250, geschaffen für die Produktion von Präzisionsteilen für Gehäuse-Einheiten.

Werkzeuge

Um optimale Bedingungen Schnittkräfte und hohe oberflächengüte von teilen, erfordert die strikte Einhaltung der geometrischen Parameter der Werkzeuge aus Hartmetallen und Schnellarbeitsstählen. Schneidezähne mit Platten aus hartlegierung ВК8 gelten für die Drehbearbeitung von geschmiedeten Rohlingen. Wir empfehlen die folgenden geometrischen Parameter Schneidezähne während der Behandlung auf газонасыщенной Rinde: Einstellwinkel φ1 =45°, Zusatz-Einstellwinkel φ =14°, Spanwinkel γ=0°; Freiwinkel α = 12°.Bei folgenden Schnittdaten: Vorschub s = 0,5 — 0,8 mm/U, Schnitttiefe t von mindestens 2 mm, Schnittgeschwindigkeit v = 25 — 35 m/min Für die Durchführung von fertig-und получистового kontinuierlichen Drehbearbeitung können mit den Werkzeugen aus Hartmetallen ВК8, ВК4, ВКбм, ВК6 u.a. bei einer Schnitttiefe von 1−10 mm, Schnittgeschwindigkeit beträgt v = 40−100 mm/min, die Vorschubgeschwindigkeit sollte betragen s = 0,1−1 mm/Rev. Können ebenfalls verwendet werden Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5). Für Schneidezähne, hergestellt aus HSS-Stahl, entwickelt die folgende geometrische Konfiguration: Eckenradius r = 1 mm, Freiwinkel α = 10°, φ = 15°. Gültige Modi schneiden beim drehen von Titan erreicht bei einer Tiefe von schneiden von t = 0,5−3 mm, v = 24−30 m/min, s <0,2 mm.

Hartmetalle

Die Durchführung der Fräsarbeiten mit Titan erschwert ein anhaften des Titans auf die Zähne der Fräse und deren выкашивание. Für die Herstellung von Arbeitsflächen Fräsern verwendet Hartmetalle ВК8, ВК6М, ВК4 und быстрорежущие Stahl Р6М5К5, Р9К5, Р8МЗК6С, Р9М4К8, Р9К10. Für die Durchführung Fräsen von Titan mit Hilfe von Fräsern mit Wendeschneidplatten der Sorte ВК6М wird empfohlen, den folgenden Modus Schnitttiefe: t = 2 — 4 mm, v = 80 — 100 m/min, s =0,08−0,12 mm/zahn.

Bohren

Durchführung von Titan bohren erschwert ein anhaften der Späne auf der Auflagefläche des Instruments und seine mästen ableiten in die Rillen des Bohrers, das führt zu erhöhten Widerstand zu schneiden und schnellen Verschleiß der Schneidkante. Für Warnungen ist es empfehlenswert, bei der Durchführung von Tieflochbohren in regelmäßigen Abständen die Reinigung des Instruments von Spänen. Für das bohren verwenden Werkzeuge aus Schnellarbeitsstählen Р12Р9К5, Р18Ф2, Р9М4К8, Р9К10, Р9Ф5, Ф2К8МЗ, Р6М5К5 und Hartmetall ВК8. Dabei werden empfohlen, die folgenden Parameter der geometrie der Bohrer: für die Neigung der spiralförmigen Rille 25−30, 2φ0 = 70−80°, 2φ = 120−130°, α = 12−15°, φ = 0−3°.

Kühlschmierstoff

Zur Steigerung der Produktivität bei der Bearbeitung von Titanlegierungen Zerspanung und Erhöhung der Beständigkeit der verwendeten Werkzeuge verwenden Flüssigkeiten der Klasse rz Kühlschmierstoff-8. Sie beziehen sich auf галлоидосодержащим смазывающе-kühlende. Kühlung der zu bearbeitenden Teile wird mit dieser Methode eine reichliche Bewässerung. Anwendung галлоидосодержащих Flüssigkeiten bei der Verarbeitung bringt die Bildung von Salz-Kruste auf der Oberfläche von Titan-Teile, die unter Berücksichtigung von Erwärmung und gleichzeitige Aktion der Spannung verursachen Salz korrodieren. Um dies zu verhindern, nach der Behandlung mit der Anwendung rz Kühlschmierstoff-8 Teile unterliegen облагораживающему geätzt, während dessen entfernt die oberflächliche Schicht der Dicke bis zu 0,01 mm. Während der Durchführung der Montage-Operationen die Anwendung von rz Kühlschmierstoff-8 ist nicht zulässig.

Schleifen

Auf die Zerspanbarkeit erheblich beeinflusst Ihre Chemische und phasenzusammensetzung der Typ und die Parameter der Mikrostruktur. Das erschwert die Verarbeitung von Titan-Halbzeugen und Bauteilen, die grobe пластинчатую Struktur. Diese Art der Struktur gibt es bei formgussstücken. Darüber hinaus geformte Gussteile aus Titan haben газонасыщенную Kruste auf der Oberfläche, die einen starken Einfluss auf den Werkzeugverschleiß.

Durchführung von Schleifen von Titan-Bauteilen ist schwierig wegen der hohen Neigung poligen Abbindezeit während der Reibung. Оксидная Oberflächenfilm leicht zerstört während der Reibung unter der Wirkung der einzellasten. In dem Verfahren der Reibung in den Kontaktstellen zwischen den Oberflächen ist eine aktive übertragung von Material von einem Werkstück auf das Werkzeug («prehension»). Dazu beitragen und so andere Eigenschaften der Titanlegierungen: niedriger Wärmeleitfähigkeit, die Verbesserung der elastischen Verformung bei relativ niedrigen Elastizitäts-Modul. Aufgrund der Wärmeabgabe auf die reibungsfläche verdickt Oxidhaut, was wiederum die Festigkeit der Oberflächenschicht.

Bei der Bearbeitung von Werkstücken aus Titan gelten Bandschleifen Schleifen und Schleifscheiben. Für industrielle Legierungen am häufigsten Anwendung Schleifscheiben aus grünem Siliciumcarbid, die eine große Härte und Sprödigkeit bei der Stabilität der physikalischen und mechanischen Eigenschaften mit höheren abrasiven Fähigkeiten, als die schwarzen Siliziumkarbid.

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