Jakie są trudności w obróbce płyty tytanowej BT20?

Jako dostawca płyty tytanowej BT20 byłem świadkiem na własne oczy wyjątkowych wyzwań związanych z obróbką tego niezwykłego materiału. Płyta tytanowa BT20 to stop tytanu o wysokiej wytrzymałości, znany z doskonałej odporności na korozję, wysokiej wytrzymałości właściwej i dobrej odporności na ciepło. Te właściwości sprawiają, że jest to popularny wybór w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i chemicznym. Jednakże te same właściwości stwarzają również znaczne trudności w obróbce.

Wysoka reaktywność chemiczna

Jednym z głównych wyzwań w obróbce płyty tytanowej BT20 jest jej wysoka reaktywność chemiczna w podwyższonych temperaturach. Gdy narzędzie tnące styka się z płytką tytanową podczas obróbki, wytworzone ciepło może spowodować reakcję tytanu z materiałem narzędzia tnącego. Ta reakcja chemiczna prowadzi do zjawiska zwanego zużyciem dyfuzyjnym. Atomy tytanu dyfundują do materiału narzędzia, osłabiając jego strukturę i powodując jego szybkie zużycie.

Na przykład podczas operacji toczenia krawędź skrawająca narzędzia może bardzo szybko się stępić z powodu zużycia dyfuzyjnego. W rezultacie jakość powierzchni obrabianej części ulega pogorszeniu, a dokładność wymiarowa jest zagrożona. Aby złagodzić ten problem, wymagane są specjalne materiały narzędzi skrawających o wysokiej stabilności chemicznej. Powszechnie stosowane są narzędzia węglikowe pokryte azotkiem tytanu (TiN) lub azotkiem tytanu i glinu (TiAlN). Powłoki te działają jak bariera pomiędzy płytką tytanową a podłożem narzędzia, ograniczając reakcję chemiczną i wydłużając żywotność narzędzia.

Niska przewodność cieplna

Płyta tytanowa BT20 ma stosunkowo niską przewodność cieplną w porównaniu do innych metali. Podczas obróbki ciepło powstające w strefie skrawania nie może zostać szybko odprowadzone. Powoduje to znaczny wzrost temperatury na krawędzi skrawającej, co dodatkowo pogłębia problem zużycia narzędzia. Wysokie temperatury mogą również prowadzić do deformacji termicznej przedmiotu obrabianego, wpływając na jego dokładność wymiarową.

Na przykład podczas operacji frezowania zlokalizowana wysoka temperatura może spowodować nierównomierne rozszerzanie się płyty tytanowej BT20. Gdy przedmiot obrabiany ostygnie po obróbce, może się wypaczyć lub zniekształcić. Aby rozwiązać problem niskiej przewodności cieplnej, niezbędne są skuteczne metody chłodzenia. Do odprowadzania ciepła ze strefy skrawania często stosuje się systemy chłodziwa zalewowego. Chłodziwa nie tylko obniżają temperaturę, ale także smarują proces skrawania, zmniejszając tarcie pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym.

Wysoka wytrzymałość i wytrzymałość

Płyta tytanowa BT20 to materiał o wysokiej wytrzymałości i wytrzymałości. Oznacza to, że do usunięcia materiału podczas obróbki wymagana jest duża siła skrawania. Wysokie siły skrawania mogą powodować ugięcie narzędzia, co prowadzi do złego wykończenia powierzchni i niedokładności wymiarowych. Ponadto wysoka wytrzymałość płyty tytanowej utrudnia łamanie wiórów. Długie, ciągłe wióry mogą owinąć się wokół narzędzia skrawającego, zakłócając proces obróbki i potencjalnie powodując uszkodzenie narzędzia i przedmiotu obrabianego.

Podczas wiercenia wysoka wytrzymałość płyty tytanowej BT20 może spowodować pęknięcie lub przedwczesne zużycie wiertła. Aby zmniejszyć siłę skrawania, potrzebne są specjalne geometrie wierteł i parametry skrawania. Na przykład można zastosować wiertła o większym kącie wierzchołkowym i większym kącie pochylenia linii śrubowej, aby poprawić odprowadzanie wiórów i zmniejszyć siłę skrawania. W konstrukcji narzędzia można również uwzględnić łamacze wiórów, aby łamać długie wióry na mniejsze, łatwiejsze w obsłudze kawałki.

Praca - tendencja do hartowania

Płyta tytanowa BT20 ma silną tendencję do utwardzania. Gdy materiał podczas obróbki jest poddawany naprężeniom mechanicznym, jego twardość w dotkniętym obszarze znacznie wzrasta. Ta warstwa utwardzająca może być bardzo trudna w obróbce i może powodować szybkie zużycie narzędzia. Co więcej, utwardzanie przez zgniot może również prowadzić do powstania naprężeń szczątkowych w przedmiocie obrabianym, co może spowodować pęknięcie lub uszkodzenie części podczas pracy.

Podczas operacji szlifowania szczególnie problematyczne może być utwardzanie przez zgniot płyty tytanowej BT20. Ściernica może szybko się stępić, próbując usunąć utwardzoną warstwę. Aby zmniejszyć efekt zgniotu, należy zastosować odpowiednie parametry skrawania. Niższe prędkości skrawania i posuwy mogą pomóc zminimalizować naprężenia mechaniczne przedmiotu obrabianego, zmniejszając tendencję do utwardzania przez zgniot.

Porównanie z innymi blachami tytanowymi

Aby lepiej zrozumieć trudności związane z obróbką płyty tytanowej BT20, warto porównać ją z innymi blachami tytanowymi, takimi jakBlacha tytanowa OT4,Blacha tytanowa gr 5, IBlacha tytanowa gr 12.

Arkusz tytanowy OT4 to dostępny w handlu arkusz tytanu. Ma stosunkowo niższą wytrzymałość i wytrzymałość w porównaniu do płyty tytanowej BT20. W rezultacie ogólnie jest łatwiejszy w obróbce. Stopień zużycia narzędzia jest niższy, a wymagane siły skrawania są również mniejsze. Jednakże blacha tytanowa OT4 ma niższą odporność na korozję i właściwości mechaniczne w porównaniu z płytą tytanową BT20, co ogranicza jej zastosowanie w niektórych scenariuszach wymagających wysokiej wydajności.

Blacha tytanowa Gr 5, znana również jako Ti - 6Al - 4V, jest szeroko stosowanym stopem tytanu. Ma wysoką wytrzymałość i dobrą odporność na korozję. Podobnie jak płyta tytanowa BT20, blacha tytanowa Gr 5 również stwarza wyzwania związane z obróbką ze względu na wysoką reaktywność chemiczną, niską przewodność cieplną i tendencję do utwardzania przez zgniot. Jednakże specyficzny skład stopu blachy tytanowej Gr 5 może powodować nieco inne właściwości obróbki. Na przykład może zaistnieć potrzeba odpowiedniego dostosowania doboru narzędzia tnącego i parametrów skrawania.

Arkusz tytanowy Gr 12 to stop tytanu o dobrej spawalności i odporności na korozję. Ma niższą wytrzymałość w porównaniu do płyty tytanowej BT20, co sprawia, że ​​jest stosunkowo łatwiejsza w obróbce. Może jednak nie nadawać się do zastosowań wymagających dużej wytrzymałości i wytrzymałości.

Strategie obróbki

Pomimo trudności związanych z obróbką płyty tytanowej BT20, przy zastosowaniu odpowiednich strategii możliwe jest osiągnięcie wysokiej jakości wyników obróbki. Oto kilka zalecanych strategii obróbki:

• Wybór narzędzia: Jak wspomniano wcześniej, wybieraj narzędzia skrawające o wysokiej stabilności chemicznej i odpowiedniej geometrii. Regularnie sprawdzaj i wymieniaj zużyte narzędzia, aby zapewnić stałą jakość obróbki.
• Optymalizacja parametrów cięcia: Wybierz odpowiednią prędkość skrawania, posuw i głębokość skrawania. Ogólnie rzecz biorąc, preferowane są niższe prędkości skrawania i posuwy, aby zmniejszyć siłę skrawania i wytwarzanie ciepła.
• Chłodzenie i smarowanie: Stosować skuteczne metody chłodzenia i smarowania, aby kontrolować temperaturę i zmniejszać tarcie podczas obróbki.
• Mocowanie przedmiotu obrabianego: Upewnij się, że płyta tytanowa BT20 jest prawidłowo zamocowana, aby zapobiec wibracjom i ruchom podczas obróbki. Pomaga to poprawić dokładność wymiarową i wykończenie powierzchni.

Wniosek

Obróbka płyty tytanowej BT20 jest trudnym zadaniem ze względu na jej wysoką reaktywność chemiczną, niską przewodność cieplną, wysoką wytrzymałość i udarność oraz tendencję do utwardzania przez zgniot. Jednakże przy właściwym zrozumieniu tych trudności i wdrożeniu odpowiednich strategii obróbki możliwe jest pokonanie tych wyzwań i wyprodukowanie wysokiej jakości obrabianych części.

Jeśli są Państwo zainteresowani zakupem płyty tytanowej BT20 lub mają Państwo jakiekolwiek pytania dotyczące jej obróbki, prosimy o kontakt w celu dalszej dyskusji. Naszym celem jest dostarczanie wysokiej jakości produktów z płyty tytanowej BT20 i wsparcia technicznego, aby spełnić Twoje specyficzne potrzeby.

Referencje

• Kalpakjian, S. i Schmid, SR (2014). Inżynieria i technologia produkcji. Pearsona.
• Trent, EM i Wright, PK (2000). Cięcie metalu. Butterworth-Heinemann.