CNC-обработка титана: Grade 5 против Grade 2, сложности и лучшие практики

Ищете рекомендации по titanium CNC machining Grade 5 Grade 2? Вы попали по адресу. Это руководство отвечает на ключевые вопросы инженеров.

Почему титан?, titanium CNC machining Grade 5 Grade 2

Титан, материал выбора, когда требуется максимально возможное соотношение прочности и веса в сочетании с превосходной коррозионной стойкостью. Он примерно на 45% легче стали при 60% её прочности, такого сочетания не достигает ни один другой конструкционный металл. Кроме того, он биосовместим, что делает его доминирующим материалом для медицинских имплантатов.

Компромисс, обрабатываемость. Титан является одним из самых трудных металлов для механической обработки, его свойства быстро изнашивают режущий инструмент и генерируют опасное тепло. Понимание этих сложностей необходимо перед тем, как назначать титан для механически обрабатываемого компонента.

Grade 2 против Grade 5: критическое различие, titanium CNC machining Grade 5 Grade 2

Технически чистый (CP) титан и титановые сплавы охватывают широкий диапазон марок. Для деталей, обрабатываемых на ЧПУ, доминируют две:

Grade 2 (CP-титан)

• Состав: 99, 2% чистого титана
• Предел прочности на растяжение: 345 MPa
• Предел текучести: 275 MPa
• Плотность: 4, 51 g/cc
• Биосовместимость: превосходная (медицинская марка ASTM F67)
• Свариваемость: превосходная
• Обрабатываемость: средняя сложность

Grade 2, рабочая лошадка среди чистых титанов. Он сочетает хорошую коррозионную стойкость, превосходную биосовместимость и достаточную прочность для многих конструкционных применений. Широко применяется в оборудовании химической обработки, теплообменниках, морской фурнитуре, медицинских имплантатах, где прочность вторична по отношению к коррозионной стойкости и биосовместимости.

Grade 5 (Ti-6Al-4V)

• Состав: 90% Ti, 6% Al, 4% V
• Предел прочности на растяжение: 950 MPa
• Предел текучести: 880 MPa
• Плотность: 4, 43 g/cc
• Биосовместимость: хорошая (ASTM F136 ELI для медицины)
• Свариваемость: хорошая
• Обрабатываемость: высокая сложность

Grade 5, наиболее широко используемый титановый сплав, на который приходится примерно половина всего титана, используемого в мире. Добавление алюминия и ванадия резко повышает прочность, Grade 5 почти в три раза прочнее Grade 2 и примерно эквивалентен по пределу прочности многим сталям, при весе менее половины. Это материал выбора для аэрокосмических конструкций, высокопроизводительных автомобильных и автоспортивных компонентов, а также конструкционных медицинских имплантатов.

Почему титан сложно обрабатывать, titanium CNC machining Grade 5 Grade 2

Несколько свойств в совокупности делают титан сложным:

Низкая теплопроводность, титан плохо проводит тепло (около одной седьмой алюминия). Тепло, выделяющееся на режущей кромке, не может рассеиваться в заготовку, оно накапливается в режущем инструменте, ускоряя износ и вызывая наростообразование.

Высокая реакционная способность при повышенной температуре, титан образует прочную связь с материалом режущего инструмента при высоких температурах (явление, называемое «холодной сваркой» или адгезией). Это приводит к налипанию материала на инструмент, изменяя геометрию резания и в конечном итоге разрушая кромку инструмента.

Наклёп, титан наклёпывается во время резания. Затупленный инструмент, скользящий, а не режущий, создаёт упрочнённый поверхностный слой, делающий следующий проход ещё более трудным.

Упругое восстановление, титан имеет относительно высокое отношение модуля упругости к пределу текучести, что вызывает упругое восстановление деталей после резания. Тонкие стенки и элементы требуют тщательного крепления и последовательных черновых/чистовых проходов.

Инструмент и режимы резания для титана, titanium CNC machining Grade 5 Grade 2

Успешная обработка титана требует:

Скорость резания: значительно ниже, чем у стали. Для Grade 5 типичны 40-60 m/min для твердосплавного инструмента. Превышение этого значения быстро снижает стойкость инструмента.

Подача: щедрая. Используйте максимальную подачу, которую инструмент и деталь могут выдержать. Низкая подача с высокой частотой вращения шпинделя, наихудшая возможная комбинация для титана: она вызывает трение и наклёп.

Заливной СОЖ: обязателен. Высоконапорная СОЖ, точно направленная в зону резания, критически важна для контроля температуры и удаления стружки. Сухая обработка титана не рекомендуется.

Материал инструмента: твердый сплав как минимум. Цельные твердосплавные концевые фрезы с покрытием PVD на основе TiAlN или AlTiN являются стандартом. Покрытия, содержащие титан (TiN, TiCN), не рекомендуются, они могут металлургически реагировать с заготовкой.

Острый инструмент, часто заменяемый. Титан жесток к затупленному инструменту. Установите предел стойкости инструмента по количеству деталей (а не по часам) и строго его соблюдайте.

Финишная обработка поверхности титана, titanium CNC machining Grade 5 Grade 2

Титан анодируется иначе, чем алюминий. Анодирование титана (называемое Type II или декоративным анодированием) создаёт тонкий оксидный слой, цвет которого зависит от толщины слоя, контролируется напряжением. Цвета варьируются от золотого (при низком напряжении) через синий, фиолетовый, зелёный и чёрный с увеличением напряжения. Краситель не используется, цвет является структурным интерференционным цветом.

Это широко используется для медицинских имплантатов (цветовое кодирование по размеру), аэрокосмической фурнитуры, премиальных потребительских товаров, таких как корпуса часов и велосипедные компоненты.

Для медицинских применений указывается Grade 5 ELI (Extra Low Interstitial) по ASTM F136. Этот сорт имеет более жёсткие ограничения по содержанию кислорода и железа и специально валидирован для имплантируемых применений.

Применения по сортам, titanium CNC machining Grade 5 Grade 2

Типичные применения Grade 2:

• Сосуды для химической обработки и теплообменники
• Морская фурнитура и оффшорные компоненты
• Абатменты дентальных имплантатов (благодаря превосходной биосовместимости)
• Трубопроводы и фитинги в коррозионных средах

Типичные применения Grade 5:

• Аэрокосмические конструкционные компоненты и крепёж
• Компоненты авиационных двигателей (лопатки вентиляторов, диски компрессоров)
• Подвеска и компоненты трансмиссии в автоспорте
• Ортопедические имплантаты (ножки тазобедренных протезов, коленные имплантаты)
• Велосипедные рамы и велосипедные компоненты
• Корпуса и браслеты часов высокого класса

Возможности Ginwate по титану, titanium CNC machining Grade 5 Grade 2

Мы регулярно обрабатываем как Grade 2, так и Grade 5 титан для клиентов из аэрокосмической, медицинской и промышленной сфер. Наши специфические возможности по титану включают:

• Цельный твердосплавный инструмент, оптимизированный для титана, с высоконапорной СОЖ
• 5-осевая обработка для сложной аэрокосмической и медицинской геометрии
• Контроль на CMM Zeiss с полными размерными отчётами
• Сертификация материалов (сертификаты завода-изготовителя) для всех титановых заготовок
• Пассивация и анодирование собственными силами
• Материал ASTM F136 ELI Grade 5 доступен для медицинских проектов

Проекты по титану требуют более тщательного планирования, чем стандартные работы по алюминию или стали. Свяжитесь с нашей инженерной командой перед подачей запроса на сложные титановые детали, мы проконсультируем по геометрии, допускам, финишной обработке для обеспечения наилучшего результата.

Связанные ресурсы Ginwate, titanium CNC machining Grade 5 Grade 2

• Производственные возможности, 200+ станков, допуск ±0.001mm
• Справочник по допускам
• Руководство по обработке поверхности
• Каталог материалов
• Получить бесплатную DFM-смету, ответ инженера в течение 4 часов
• Кейсы

Подробнее о titanium CNC machining Grade 5 Grade 2 см. в связанных руководствах выше. Наша команда годами поставляет детали titanium CNC machining Grade 5 Grade 2. Задавайте любые вопросы.

Источники: ISO 2768 General Tolerances и CNC на Wikipedia.

Подробнее о titanium CNC machining Grade 5 Grade 2 см. в связанных руководствах выше. Наша команда годами поставляет детали titanium CNC machining Grade 5 Grade 2. Задавайте любые вопросы.