Im Bereich der Bearbeitung von Titanlegierungen beeinflusst die Auswahl der Werkzeuge unmittelbar die Produktionseffizienz, die Bearbeitungsqualität und die Gesamtkostenkontrolle.Die Auswahl ungeeigneter Werkzeugmaterialien kann zu einem schnellen Verschleiß führen, erhöhte Auswechslungsfrequenz und deutlich höhere Werkzeugkosten.Die Auswahl der richtigen Werkzeuge zur Balance zwischen Leistung und Kosten ist für jedes Unternehmen, das sich mit der Verarbeitung von Titanlegierungen befasst, eine entscheidende Herausforderung.Dieser Artikel untersucht gängige Werkzeugmaterialien für die Bearbeitung von Titan und gibt praktische Anleitungen zur Werkzeugwahl zur Optimierung von Prozessen und zur Kostensenkung.

Die heute verfügbaren Werkzeugmaterialien sind in vier Hauptkategorien unterteilt: Hochgeschwindigkeitsstahl (HSS), Cobaltlegierungen, Karbid und Keramik.Jedes Material besitzt verschiedene Eigenschaften und AnwendungenDas Verständnis dieser Eigenschaften bildet die Grundlage für die richtige Auswahl des Werkzeugs.

Als hochlegierter Werkzeugstahl enthält HSS typischerweise Wolfram, Chrom und Vanadium.mit unterschiedlicher genauer Zusammensetzung je nach LieferantWährend HSS Werkzeuge Titanlegierungen bearbeiten können,Ihre schlechte Verschleißfestigkeit macht sie für Produktionsumgebungen mit hohem Volumen unpraktisch, wo häufige Werkzeugwechsel die Effizienz senken und die Arbeitskosten erhöhen würden..

Kobalt-basierte Legierungen, die hauptsächlich aus Kobalt, Chrom und Wolfram bestehen, bieten eine gute Verschleißfestigkeit.Diese Legierungen kämpfen mit hochharten Titanlegierungen.Obwohl sie für weichere Metalle geeignet sind, bleibt ihre Anwendung bei der Bearbeitung von Titan begrenzt.

Derzeit dominieren die Werkzeuge aus Karbid die Bearbeitung von Titanlegierungen.Dieses Material hält bei hohen Temperaturen eine außergewöhnliche Härte bei und bietet gleichzeitig eine überlegene Verschleißfestigkeit und Beständigkeit gegen KunststoffdeformationZusätzliche Vorteile umfassen eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und einen hohen elastischen Modul.Die meisten Werkzeuge aus Karbid enthalten spezielle Beschichtungen, um die Verschleißfestigkeit zu erhöhenBei geeigneten Beschichtungen sorgen die Werkzeuge aus Karbid für eine längere Werkzeuglaufzeit und eine höhere Bearbeitungsqualität.

Keramische Werkzeuge profitieren von ihrer chemischen Trägheit, was sie ideal für reaktive Metalle wie Titan macht.Keramikwerkzeuge sind sehr spröde und anfällig für thermische und mechanische StoßwirkungenViele Experten stellen fest, daß die Leistung unter ungünstigen Bearbeitungsbedingungen unvorhersehbar ist, was eine sorgfältige Berücksichtigung der Betriebsparameter bei der Auswahl von keramischen Werkzeugen erfordert.

Die Werkzeuglebensdauergleichung von Taylor bietet einen mathematischen Rahmen für die Auswahl optimaler Werkzeugmaterialien für spezifische Anwendungen:

Wo:

• V = Schneidgeschwindigkeit (m/min)
• T = Werkzeuglebensdauer (min)
• C = Schneidgeschwindigkeit bei einer Werkzeuglebensdauer von 1 Minute (materialabhängige Konstante)
• n = Taylor-Exponent (normalerweise 0,1-0,3), bestimmt durch Werkzeugmaterial, Werkstück und Schneidbedingungen

Diese Gleichung stellt den Zusammenhang zwischen Schneidgeschwindigkeit und Werkzeuglebensdauer her und ermöglicht die Vorhersage der Werkzeuglebensdauer unter verschiedenen Betriebsbedingungen.

1. Definition der Bearbeitungsanforderungen:Identifizieren Sie die Titallegierung, die Präzisionsspezifikationen, die Anforderungen an die Oberflächenveredelung und die Produktionsziele.

2Sammeln Sie Daten:Sammeln Sie Schnittgeschwindigkeit (V), Werkzeuglebensdauer (T) und Taylor-Exponenten (n) für verschiedene Werkzeugmaterialien, die die spezifische Titanlegierung verarbeiten.Forschungsliteratur, oder Schnittprüfungen.

3. Berechnungen durchführen:Die gesammelten Daten werden in die Taylor-Gleichung eingegeben, um die Werkzeuglebensdauer zwischen den Materialien zu vergleichen.Die Gleichung bestimmt, welche Materialien diese Parameter erfüllen..

4- Beurteilen Sie die Möglichkeiten:Betrachten Sie die Gesamtkostenfaktoren, einschließlich des Kaufpreises, der Ersatzfrequenz und der Bearbeitungseffizienz.Ein kostengünstigeres Werkzeug, das häufig gewechselt werden muss, kann insgesamt teurer sein als eine teurere Alternative mit längerer Lebensdauer.

Spezialisierte Beschichtungen verbessern die Werkzeugleistung erheblich.

• Titannitrid (TiN):Beschichtung für allgemeine Zwecke mit hoher Härte und Verschleißfestigkeit
• mit einer Breite von mehr als 20 mm,Verbesserte Härte und Verschleißfestigkeit für schwer zu bearbeitende Materialien
• mit einer Breite von mehr als 20 mm,Überlegene Hochtemperaturstabilität und Oxidationsbeständigkeit für Hochgeschwindigkeits- und Trockenbearbeitung
• Diamantähnlicher Kohlenstoff (DLC):Ultra-niedrige Reibung und extreme Härte für Nichteisenmetalle und Verbundwerkstoffe

Bei der Beschichtung sollten die Materialeigenschaften des Werkstücks, die Schnittgeschwindigkeiten, der Kühlmittelverbrauch und die Präzisionsanforderungen berücksichtigt werden.

Neben der Material- und Beschichtungsauswahl verbessert die Optimierung der Schneidparameter die Effizienz und senkt die Kosten.

• Schnittgeschwindigkeit:Höhere Geschwindigkeiten erhöhen die Produktivität, beschleunigen aber den Verschleiß der Werkzeuge
• Futterrate:Größere Zufuhrraten steigern die Produktion, können aber die Oberflächenveredelung beeinträchtigen
• Schnitttiefe:Tiefere Schnitte verbessern die Materialentfernung, erhöhen aber die Schneidkräfte

Durch Experimente und Verfeinerungen können Hersteller optimale Parameterkombinationen identifizieren, die die Effizienz maximieren und gleichzeitig die Werkzeugkosten minimieren.

Ein Hersteller von Bauteilen für die Luftfahrt, der Teile für Ti-6Al-4V bearbeitet, wählte Karbidwerkzeuge mit TiAlN-Beschichtung aus.

• Schnittgeschwindigkeit: 80 m/min
• Zuführgeschwindigkeit: 0,1 mm/Uhr
• Schnitttiefe: 0,5 mm

Im Vergleich zu früheren HSS-Werkzeugen verdreifachte sich die Werkzeuglebensdauer, erhöhte die Produktivität um 50%,und verringerte Werkzeugkosten um 40%.

Die Auswahl der Werkzeuge bleibt bei der Bearbeitung von Titanlegierungen von größter Bedeutung.Die Auswahl der Beschichtungen und die Optimierung der Parameter erhöhen die Effizienz und Wirtschaftlichkeit weiterFür die meisten Anwendungen bei der Bearbeitung von Titan stellen beschichtete Karbidwerkzeuge die ideale Balance zwischen Langlebigkeit und Leistung dar.Die Unternehmen sollten die betrieblichen Anforderungen sorgfältig bewerten, um die für ihre spezifischen Bedürfnisse am besten geeignete Werkzeugstrategie umzusetzen..