Обработка титана на ЧПУ —
Ti-6Al-4V, Grade 2 и другие
Титан обладает лучшим соотношением прочности к массе среди всех конструкционных металлов — в сочетании с высокой коррозионной стойкостью и биосовместимостью. Мы специализируемся на обработке титана аэрокосмического и медицинского класса.
Почему титан?
Titanium offers a combination of properties found in no other metal: the strength of steel at roughly half the density, complete immunity to seawater and body-fluid corrosion, and a biocompatibility that allows it to integrate directly with bone and soft tissue. No other metal does all three simultaneously.
The challenge is machinability. Titanium has very low thermal conductivity, meaning heat generated during cutting stays concentrated at the tool tip rather than dispersing through the workpiece. This accelerates tool wear dramatically. Ginwate uses coolant-through carbide tooling, HSMWorks-optimised adaptive toolpaths, and grade-specific parameters refined over years of titanium production to maximise tool life and maintain precision.
Ti-6Al-4V (Grade 5) accounts for over 50% of all titanium usage globally. It is the starting point for most aerospace structural and medical device applications. Where implantable biocompatibility is the primary requirement, Grade 23 (ELI) provides tighter interstitial control per ASTM F136.
Титан vs Сталь vs Алюминий
Марки титана, которые мы обрабатываем
Четыре марки титана для аэрокосмической, медицинской, химической и общепромышленной отраслей.
Технически чистый титан (CP) — без легирующих добавок. Марка 2 обеспечивает наилучшую коррозионную стойкость среди всех марок, отличную формуемость и превосходную биосовместимость. Мягче и легче поддаётся обработке, чем сплавы.
Ti-6Al-4V — наиболее широко используемый титановый сплав: 6 % алюминия и 4 % ванадия обеспечивают прочность, сопоставимую со сталью, при плотности лишь 56 % от неё. Выбор по умолчанию для аэрокосмических конструкций и медицинских изделий.
Вариант ELI Ti-6Al-4V со строго контролируемым содержанием кислорода, азота, углерода и железа. Превосходная вязкость разрушения для долгосрочных имплантируемых применений. Предпочтительный выбор для костных винтов, спинальных клеток и зубных имплантатов.
Сплав с меньшей прочностью, но отличной холодной деформируемостью и свариваемостью. Широко используется в трубопроводах, велосипедных рамах и спортивном оборудовании, где требуются умеренная прочность и малый вес.
Характеристики обработки титана
Ключевые характеристики трёх наиболее заказываемых марок титана.
| Свойство | Grade 2 (CP) | Grade 5 (Ti-6-4) | Grade 23 (ELI) |
|---|---|---|---|
| Плотность | 4.51 g/cm³ | 4.43 g/cm³ | 4.43 g/cm³ |
| Предел прочности | 344 MPa | 950 MPa | 930 MPa |
| Предел текучести | 275 MPa | 880 MPa | 860 MPa |
| Удлинение | 20% | 14% | 15% |
| Обрабатываемость vs сталь | ~40% | ~25% | ~25% |
| Биосовместимость | Отличная | Отличная | Отличная (ELI) |
| Коррозионная стойкость | ★★★★★ | ★★★★☆ | ★★★★☆ |
| Макс. рабочая температура | 300°C | 315°C | 315°C |
Покрытия для титана
Титан принимает различные виды поверхностной обработки, улучшающие его свойства.
После обработки
Ra 1,6–3,2 мкм. Яркая поверхность титана с видимыми следами инструмента. Подходит для некосметических конструкционных деталей.
Дробеструйная обработка
Равномерная матовая текстура Ra 1,0–2,0 мкм. Устраняет следы обработки для однородного косметического вида на имплантатах и аэрокосмических деталях.
Анодирование (Тип II)
Анодирование титана создаёт цвет через оптическую интерференцию — золотой, синий, фиолетовый, зелёный. Некonductorный, декоративный. Без гальванических агентов.
Полировка
Ручная полировка до Ra <0,4 мкм для поверхностей имплантного класса. Снижает концентраторы напряжений в усталостно-критичных деталях из титана.
Пассивация
Пассивация азотной или лимонной кислотой по ASTM A967. Устраняет загрязнение от обработки и укрепляет пассивный оксидный слой.
PVD-покрытие
Физическое осаждение паров TiN, TiAlN, CrN. Добавляет 2–8 мкм твёрдого износостойкого покрытия, не влияя на биосовместимость подложки.
Галтовка
Массовое удаление заусенцев и закругление кромок. Устраняет острые кромки в обработанных отверстиях и карманах без изменения размеров.
Лазерная маркировка
Постоянная гравировка UDI, серийного номера или логотипа непосредственно на титане. Требуется для прослеживаемости имплантатов FDA класса II/III.
Советы по конструированию для ЧПУ-обработки титана
Титан печально известен сложностью обработки. Эти рекомендации предотвращают износ инструмента и перегрев.
- Титан обладает очень низкой теплопроводностью (~16 Вт/м·К против 200 у алюминия) — тепло концентрируется в зоне резания. Используйте обильное охлаждение; никогда не обрабатывайте титан всухую.
- Наростообразование (BUE) — главный вид отказа при обработке титана. Используйте острые твердосплавные инструменты с большими передними углами; не оставляйте инструмент неподвижным в резании.
- Минимальная толщина стенки для титана — 1,0 мм: более тонкие стенки изгибаются и вибрируют при резании, вызывая вибрационные следы и отклонения от допусков.
- Глубокие карманы (глубина > 4 × ширина) сложны в титане. Эвакуация стружки критична — используйте циклы сверления с отводом и обильное охлаждение.
- Указывайте Ti-6Al-4V ELI (Марка 23) вместо Марки 5 для любых имплантируемых применений — требования к контролю интерстициальных элементов различаются.
- Пружинение титана больше, чем у стали — закладывайте 5–10 % перегиба для любых формованных элементов.
Медицинский класс и имплантаты
Ginwate обрабатывает титан имплантного класса по стандартам ASTM F136 и ISO 5832-3 с полной документацией прослеживаемости.
Запросить медицинское КПАнодирование титана
Анодирование титана создаёт цвет через оптическую интерференцию — без красителей. Применяется в хирургических инструментах для цветовой кодировки по размеру.
Узнать об анодированииТипичные применения
Титановые ЧПУ-детали служат в самых сложных применениях аэрокосмической, медицинской и промышленной отраслей.
Смежные услуги
Обработка алюминия
6061, 7075, 2024 — самый быстрый и экономичный материал для большинства применений.
Нержавеющая сталь
304, 316L, 17-4 PH — где критичны коррозионная стойкость, пищевая безопасность или прочность.
5-осевая обработка
Сложная геометрия из титана — авиационные кронштейны, медицинские имплантаты, детали турбин — за одну установку.
Готовы заказать детали из титана?
Загрузите CAD-файлы и получите подробное КП за 24 часа.
