В области обработки титановых сплавов выбор инструмента напрямую влияет на эффективность производства, качество обработки и общий контроль затрат.Неправильный выбор материалов инструмента может привести к быстрому износу, увеличенная частота замены и значительно более высокие расходы на инструменты.выбор правильных инструментов для баланса производительности и затрат является решающей задачей для любого предприятия, занимающегося переработкой титанового сплаваВ этой статье рассматриваются распространенные материалы инструментов для обработки титана и предоставляется практическое руководство по выбору инструмента для оптимизации процессов и снижения затрат.

Основные материалы для инструментов, доступные сегодня, подразделяются на четыре основные категории: высокоскоростная сталь (HSS), сплавы на основе кобальта, карбид и керамика.Каждый материал обладает различными характеристиками и применениямиПонимание этих свойств является основой для правильного выбора инструмента.

Высокоскоростная сталь получает свое название от своей способности поддерживать производительность резания при повышенных скоростях вращения.с точной композицией, различающейся в зависимости от поставщикаВ то время как инструменты HSS могут обрабатывать титановые сплавы,их плохая износостойкость делает их непрактичными для производственных условий большого объема, где частые смены инструментов снижают эффективность и увеличивают затраты на рабочую силу.

Сплавы на основе кобальта, состоящие в основном из кобальта, хрома и вольфрама, предлагают хорошую износостойкость.Эти сплавы борются с высокопрочной титановой сплавХотя они подходят для более мягких металлов, их применение в обработке титана остается ограниченным.

В настоящее время карбидные инструменты доминируют в обработке титановых сплавов.Этот материал сохраняет исключительную твердость при высоких температурах, обеспечивая превосходную износостойкость и устойчивость к пластическим деформациямДополнительные преимущества включают в себя отличную теплопроводность и высокий модуль эластичности.Большинство карбидных инструментов имеют специальные покрытия для повышения износостойкостиВ сочетании с соответствующими покрытиями карбидные инструменты обеспечивают длительный срок службы инструмента и превосходное качество обработки.

Керамические инструменты обладают химической инертностью, что делает их идеальными для реактивных металлов, таких как титан.керамические инструменты имеют значительную ломкость и уязвимость к тепловым и механическим ударамМногие эксперты отмечают непредсказуемую производительность при неблагоприятных условиях обработки, что требует тщательного рассмотрения параметров работы при выборе керамических инструментов.

Уравнение срока службы инструмента Тейлора обеспечивает математическую основу для выбора оптимальных материалов инструмента для конкретных приложений:

Где:

• V = скорость резки (м/мин)
• T = срок службы инструмента (мин)
• C = скорость резки при 1 минуте жизни инструмента (константа, зависящая от материала)
• n = показатель Тейлора (обычно 0,1-0,3), определяемый материалом инструмента, рабочей частью и условиями резки

Это уравнение устанавливает взаимосвязь между скоростью резки и долговечностью инструмента, что позволяет предсказывать срок службы инструмента в различных условиях эксплуатации.

1. Определить требования к обработке:Укажите класс титанового сплава, спецификации точности, требования к поверхности и производственные цели.

2Соберите данные:Собирать скорость резки (V), срок службы инструмента (T) и значения показателя Тейлора (n) для различных материалов инструмента, обрабатывающих конкретный сплав титана.научно-исследовательская литература, или испытания резки.

3. Выполните расчеты:Ввод собранных данных в уравнение Тейлора для сравнения срока службы инструмента между материалами.Уравнение определяет, какие материалы соответствуют этим параметрам..

4Оценить варианты:Рассмотрим факторы общей стоимости, включая цену покупки, частоту замены и эффективность обработки.Более дешевый инструмент, требующий частых изменений, может оказаться более дорогим, чем более дорогой альтернативный инструмент с более длительным сроком службы.

Специализированные покрытия значительно повышают производительность инструмента.

• Нитрид титана (TiN):Покрытие общего назначения с высокой твердостью и износостойкостью
• Титановый карбонитрид (TiCN):Улучшенная твердость и износостойкость для материалов, которые трудно обрабатывать
• Титановый алюминиевый нитрид (TiAlN):Высокая стабильность при высоких температурах и устойчивость к окислению для высокоскоростной и сухой обработки
• Диамантоподобный углерод (DLC):Ультранизкое трение и чрезвычайная твердость для цветных металлов и композитов

При выборе покрытия следует учитывать свойства материала заготовки, скорость резки, расход охлаждающей жидкости и требования к точности.

Помимо выбора материала и покрытия, оптимизация параметров резки повышает эффективность и снижает затраты.

• Скорость резки:Более высокие скорости повышают производительность, но ускоряют износ инструмента
• Количество кормов:Более высокая скорость подачи повышает производительность, но может поставить под угрозу поверхность
• Глубина резки:Более глубокие резки улучшают скорость удаления материала, но увеличивают силу резки

Благодаря экспериментам и усовершенствованию производители могут определить оптимальные комбинации параметров, которые максимизируют эффективность при одновременном минимизации затрат на инструменты.

Производитель аэрокосмических компонентов, обрабатывающий детали Ti-6Al-4V, выбрал карбидные инструменты с покрытием TiAlN. После оптимизации параметров операция достигла:

• Скорость резки: 80 м/мин
• Скорость подачи: 0,1 мм/с.
• Глубина резки: 0,5 мм

По сравнению с предыдущими инструментами HSS, эта конфигурация утроила продолжительность использования инструмента, увеличила производительность на 50%,и сокращение затрат на инструменты на 40%.

При обработке титановых сплавов выбор инструментов остается важным.Выбор покрытия и оптимизация параметров еще больше повышают эффективность и рентабельностьДля большинства титановых процессов обработки покрытые карбидные инструменты представляют собой идеальный баланс между долговечностью и производительностью.Предприятия должны тщательно оценивать операционные требования для реализации наиболее подходящей стратегии инструментариев для их конкретных потребностей.