Optimierte Titanbearbeitung für Automobil-, Luftfahrt- & Industriekomponenten

Titan wurde 1791 entdeckt, aber wir begannen erst 1948, sein industrielles Potenzial zu erkennen, als die US-Regierung begann, Titanforschung für den Einsatz in Luftfahrt, Raumfahrt und Verteidigungsanwendungen zu finanzieren. Titan ist ein reichlich vorhandenes Mineral – der Prozess der Umwandlung von Titanox in reines Titan oder seine Legierungen ist jedoch komplex und kostspielig. Sie zahlen einen Aufpreis für neues Titan und seine Legierungen im Vergleich zu anderen gängigen Metallen, die in Zerspanungs- und Fertigungsprozessen verwendet werden.

Titan bietet eine einzigartige Kombination von Eigenschaften

Titan ist bekannt für sein Festigkeits-Gewichts-Verhältnis. Es ist 45 % leichter als Stahl, aber genauso stark, und 60 % schwerer als Aluminium und doppelt so stark. Titan kann extreme Temperaturen aufgrund seiner Hochzyklus-Ermüdungsfestigkeit und seines sehr hohen Schmelzpunkts (1.668 °C oder 3.034 °F) tolerieren und erfährt auch minimale Dimensionsänderungen in extremen Temperaturumgebungen aufgrund seines niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten. Es ist für viele Anwendungen Aluminium und Stahl vorzuziehen wegen seiner Korrosionsbeständigkeit und wird oft in der Medizinindustrie verwendet, weil es biokompatibel und nicht-magnetisch ist.

Diese Eigenschaftenkombination stellt einige Herausforderungen dar, wenn es darum geht, reines Titan und seine Legierungen in Komponenten für Automobil, Luftfahrt, Industrie, Marine, Medizin und Freizeitausrüstung umzuwandeln. Ist Titan zerspanbar? Ja, aber Sie müssen verstehen, wie seine Eigenschaften die Zerspanungstechniken beeinflussen.

Ist Titan zerspanbar? Ja, aber beachten Sie diese Faktoren

Titan ist zerspanbar, erfordert aber besondere Überlegungen zu den Zerspanungsprozessen. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften müssen Sie beim Zerspanen von Titan aus folgenden Gründen vorsichtig sein:

• Niedrige thermische Leitfähigkeit kann zu übermäßigem Wärmeaufbau in den Schneidwerkzeugen führen, der die Oberflächenqualität beeinträchtigt und die Werkzeugstandzeit verkürzt.
• Arbeitshärtungstendenzen und Legierungsklebrigkeit können lange, kontinuierliche Späne erzeugen, die sich im Werkzeug verheddern.
• Niedriger Youngscher Modul kann Rattern und Federung verursachen, was zu schlechter Oberflächenqualität führt.

Erfahrene Titan-Zerspaner bewältigen diese Herausforderungen mit der richtigen Einrichtung, den richtigen Werkzeugen, Schnittgeschwindigkeit und Vorschubbalance sowie Frästechniken.

Werkzeugauswahl und -einsatz

Die richtige Werkzeugauswahl und -pflege sind grundlegend für die Herstellung präzise dimensionierter Komponenten mit hochwertigen Oberflächen. Dies kann durch Beachtung der folgenden Empfehlungen erreicht werden:

• Scharfe Werkzeugkanten erhalten. Stumpfe Werkzeuge führen zu mehr Wärmeaufbau, verursachen Ausreißen und erzeugen schlechte Oberflächengüte.
• Hartmetallwerkzeuge mit physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) Beschichtung verwenden. Diese Beschichtung widersteht Legierungsklebrigkeit und bricht lange Späne effizient auf.
• Hochgeschwindigkeitsstahl oder Titan-Aluminium-Nitrid-beschichtete Hartmetallwerkzeuge einsetzen. Diese können für einige Anwendungen optimal sein, um die beim Schneiden entstehenden hohen Temperaturen zu managen, Legierungsklebrigkeit zu widerstehen und lange Späne aufzubrechen.
• Feinzahn- oder Kornkorbwerkzeuge in Betracht ziehen. Werkzeuggeometrie, in diesem Fall eine erhöhte Anzahl von Schneidkanten, verbessert die Abtragsrate.

Die Härte von Titan kann Werkzeugrattern verursachen, was die Oberflächengüte ruiniert. Dies können Sie verhindern, indem Sie einen festen Griff auf dem Titanwerkstück und eine starre Maschineneinrichtung gewährleisten.

Hoher Vorschub

Insgesamt möchten Sie den höchstmöglichen Vorschub beibehalten, der die erforderliche Oberflächenqualität erzeugt. Werkzeugherstellerempfehlungen, Spindeldrehzahl und Spanlast fließen in die Berechnung der optimalen Vorschubgeschwindigkeit ein. Sobald das Werkzeug zu schneiden beginnt, vermeiden Sie Unterbrechungen. Halten Sie das Werkzeug in Bewegung, um Arbeitshärtung, Festfressen und vorzeitigen Werkzeugverschleiß zu verhindern.

Niedrige Schnittgeschwindigkeiten

Schnittgeschwindigkeit beeinflusst Wärmeaufbau im Werkzeug. Eine niedrige Drehzahl (U/min) in Kombination mit einem größeren Spanlast kann helfen, die Werkzeugtemperatur zu mäßigen. Reines Titan verträgt höhere Geschwindigkeiten als Titanlegierungen. Die Technik beeinflusst auch die Schnittgeschwindigkeit. Beispielsweise erfordert Vollnutfräsen (180-Grad-Werkzeugeingriff) eine niedrige Schnittgeschwindigkeit. Durch Verringerung des radialen Eingriffs verringern Sie jedoch auch die Zeit, in der die Schneide Wärme erzeugt, und erhöhen die Kühlzeit. Als Ergebnis können Sie mit geringerem radialem Eingriff die Schnittgeschwindigkeit erhöhen und eine akzeptable Werkzeugtemperatur beibehalten.

Kühlmittel ist kritisch

Angesichts der Wärmeprobleme bei der Titanbearbeitung ist Kühlmittel entscheidend für die Erzeugung der gewünschten Oberfläche. Eine Vielzahl wasserlöslicher Kühlmittel ist verfügbar, um Temperatur zu managen, Späne zu entfernen, die Werkzeugkante zu schützen und deren Lebensdauer zu verlängern. Hochdruck-Kühlmittelführung ist für effiziente Späneabfuhr erforderlich. Einige Fräsoperationen können von Werkzeugen profitieren, die Kühlmittel direkt über die Spindel zur Schneide liefern.

Kosten der Titanbearbeitung reduzieren

Im Vergleich zur Bearbeitung gängiger Metalle wie Stahl und Aluminium verlangen die einzigartigen Eigenschaften von Titan ein viel höheres Maß an Geschick und Wissen über die Wechselwirkung zwischen Fräswerkzeugen und Metall, um die erforderliche Oberfläche zu erreichen. Die zusätzliche Zeit und Aufmerksamkeit, die für die Titanbearbeitung erforderlich sind, erhöhen die ohnehin schon höheren Kosten von Titan und seinen Legierungen.

Als Alternative zu den Kosten von neuem Titan verwenden viele Werkzeugmaschinenbetriebe verifizierte Titanreste in ihren Produktionsprozessen. Industrial Metal Service ist auf die Lieferung brauchbarer Titanreste an Werkzeugmaschinenbetriebe im San Francisco Bay Area und darüber hinaus spezialisiert. Reste werden mit Röntgenfluoreszenztechnologie verifiziert, um den Titangrad sicherzustellen. Wir können auch veranlassen, dass Titanreste auf Maß geschnitten werden, was es Ihnen erleichtert, den Zerspanungsprozess sofort zu beginnen. Wir bieten regelmäßige, zuverlässige Lieferung im gesamten San Francisco Bay Area und versenden Titan oft an Werkzeugmaschinenbetriebe landesweit, die keinen lokalen Metalllieferanten haben.