Schwierigkeiten und Lösungen bei der Verarbeitung von Titanlegierungen

Titanlegierungen sind wie leuchtende Sterne. Sie glänzen in der Luft- und Raumfahrt, der Kernenergie, der Medizintechnik und anderen Bereichen mit ihren hervorragenden Eigenschaften wie hoher Festigkeit, geringer Dichte und Korrosionsbeständigkeit. Hinter der Brillanz dieses Sterns verbergen sich jedoch viele Herausforderungen im Verarbeitungsprozess. In diesem Artikel werden Sie die Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Titanlegierungen eingehend untersuchen und eine Reihe wirksamer Lösungen aufzeigen.

1. Geringe Wärmeleitfähigkeit, schwierige Wärmeableitung
Die Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen ist gering, was dazu führt, dass die beim Schneidvorgang erzeugte Wärme nur schwer abgeleitet werden kann und sich im Schneidbereich konzentriert. Die Temperatur der Werkzeugspitze kann auf 1000 Grad ansteigen, was zu schnellem Verschleiß und Rissbildung am Werkzeug führt, Spanansammlungen erzeugt und die Werkzeuglebensdauer verkürzt.

2. Niedriger Elastizitätsmodul und leicht zu verformen
Der Elastizitätsmodul von Titanlegierungen ist relativ niedrig und sie neigen während der Verarbeitung zu elastischen Verformungen, insbesondere bei der Verarbeitung dünnwandiger oder ringförmiger Teile. Dies führt zu einer deutlichen Erhöhung der Festigkeit und Härte des Materials an der Schneidstelle. Der Schnittdruck verursacht eine elastische Verformung des Werkstücks und verursacht einen Rückprall, der die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück erhöht und zusätzliche Wärme erzeugt.

3. Starke chemische Aktivität
Titanlegierungen sind bei hohen Temperaturen chemisch hochaktiv und reagieren leicht mit Elementen in der Umgebung, was zu ernsthaftem Feststecken des Schneidwerkzeugs, verstärktem Werkzeugverschleiß und sogar zu Beschädigungen führen kann.

4. Starke Affinität
Titanlegierungen haben eine gute Affinität und bilden beim Drehen und Bohren leicht lange und durchgehende Späne. Diese Späne können sich um das Werkzeug wickeln und dessen Funktion beeinträchtigen. Außerdem können sie leicht dazu führen, dass das Werkzeug feststeckt, verbrennt oder bricht.

5. Kaltverfestigung
Titanlegierungen neigen während der Verarbeitung zur Kaltverfestigung, d. h. die Härte von Titanlegierungen nimmt beim Schneiden zu, was den Werkzeugverschleiß beschleunigt.

6. Vibrationsproblem
Die Elastizität der Titanlegierung kann sich positiv auf die Leistung der Teile auswirken, ist jedoch die Hauptursache für Vibrationen während des Schneidvorgangs. Die bei der Verarbeitung einer Titanlegierung erzeugten Vibrationen sind zehnmal so hoch wie die von Stahl, was zu einem instabilen Schneidvorgang führt.

7.Werkzeugauswahl
Aufgrund der hohen Festigkeit und geringen Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen werden spezielle Werkzeugmaterialien wie Hartmetall- oder Diamantwerkzeuge aus superharten Materialien benötigt, um dem Verschleiß und den hohen Temperaturen beim Schneiden standzuhalten.

8. Kühlung und Schmierung
Bei der Verarbeitung von Titanlegierungen ist eine wirksame Kühlung und Schmierung erforderlich, um die Temperatur im Schneidbereich zu senken, den Werkzeugverschleiß zu verringern und die Verarbeitungsqualität zu verbessern.

Lösungen
1. Kühlmittel verwenden
Durch die Verwendung von Kühlmittel wird die Temperatur im Schneidbereich gesenkt, die thermische Belastung verringert und ein vorzeitiger Werkzeugverschleiß sowie Verbrennungen an der Werkstückoberfläche verhindert.

2. Wählen Sie das richtige Werkzeugmaterial und die richtige Geometrie
Wählen Sie Werkzeugmaterialien, die beständig gegen hohe Temperaturen und Verschleiß sind, und optimieren Sie die Werkzeuggeometrie, um Haltbarkeit und Schneidleistung zu verbessern. Beispielsweise können Schaftfräser mit einer Mehrklingenstruktur die Entstehung von Schnittwärme effektiv reduzieren.

3.Schneidparameter anpassen
Stellen Sie Parameter wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschubmenge und Schnitttiefe sinnvoll ein, um Schnittkraft und Wärmestau zu verringern und die Standzeit des Werkzeugs zu verlängern.

4. Verwenden Sie eine spezielle Verarbeitungstechnologie
Spezielle Bearbeitungstechnologien wie die Laserbearbeitung, die Elektronenstrahlbearbeitung, die Ionenstrahlbearbeitung und die Plasmabearbeitung ermöglichen eine berührungslose Bearbeitung und reduzieren die thermische Belastung des Werkstückes.

5.Oberflächenbehandlungstechnologie
Mithilfe einer Beschichtungstechnologie wie HiPIMS wird auf der Oberfläche des Werkstücks eine Schutzschicht gebildet, um dessen Korrosionsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit zu verbessern und so die Verarbeitungsleistung zu steigern.

6. Verbesserung des Werkzeugmaschinen- und Vorrichtungsdesigns
Verwenden Sie hochsteife und stabile Werkzeugmaschinen und Spezialvorrichtungen, um Genauigkeit und Stabilität während der Verarbeitung zu gewährleisten.

Obwohl der Weg zur Bearbeitung von Titanlegierungen voller Herausforderungen ist, sind wir durchaus in der Lage, diese Herausforderungen durch die Umsetzung einer Reihe von Lösungen zu bewältigen, wie z. B. die Optimierung der Schnittparameter, den Einsatz fortschrittlicher Verarbeitungstechnologien, die Verbesserung der Kühlung, die Verbesserung des Designs und der Beschichtungen von Schneidwerkzeugen sowie die Verbesserung der Steifigkeit der Werkzeugmaschine. Wenn Sie Fragen zu Titanlegierungen haben, können Sie uns kontaktieren.