Titanyum alaşımlı işleme alanında takım seçimi üretim verimliliğini, işleme kalitesini ve genel maliyet kontrolünü doğrudan etkiler. Uygun olmayan takım malzemelerinin seçilmesi, hızlı aşınmaya, değiştirme sıklığının artmasına ve önemli ölçüde daha yüksek takım masraflarına yol açabilir. Bu nedenle, performans ve maliyeti dengelemek için doğru araçları seçmek, titanyum alaşımı işlemeyle uğraşan herhangi bir kuruluş için çok önemli bir zorluktur. Bu makale, titanyum işlemeye yönelik yaygın takım malzemelerini inceliyor ve süreçleri optimize etmek ve maliyetleri azaltmak için takım seçimine yönelik pratik rehberlik sağlıyor.

Günümüzde mevcut ana akım takım malzemeleri dört ana kategoriye ayrılmaktadır: yüksek hız çeliği (HSS), kobalt bazlı alaşımlar, karbür ve seramik. Her malzemenin kendine özgü özellikleri ve uygulamaları vardır. Bu özellikleri anlamak, doğru takım seçiminin temelini oluşturur.

Yüksek hız çeliği, adını yüksek dönme hızlarında kesme performansını koruma yeteneğinden alır. Yüksek alaşımlı bir takım çeliği olan HSS, tipik olarak tungsten, krom ve vanadyum içerir; tam bileşimleri tedarikçiye göre değişir. HSS takımları titanyum alaşımlarını işleyebilirken, zayıf aşınma dirençleri onları, sık takım değişiminin verimliliği azaltacağı ve işçilik maliyetlerini artıracağı yüksek hacimli üretim ortamları için kullanışsız hale getiriyor.

Esas olarak kobalt, krom ve tungstenden oluşan kobalt bazlı alaşımlar iyi aşınma direnci sunar. Bununla birlikte, sertliği genellikle 60 Rc civarında olan bu alaşımlar, yüksek sertlikteki titanyum alaşımlarıyla mücadele eder. Daha yumuşak metaller için uygun olmasına rağmen titanyum işlemedeki uygulamaları sınırlıdır.

Karbür takımlar şu anda titanyum alaşımı işlemede hakimdir. Bu malzeme, yüksek sıcaklıklarda olağanüstü sertliği korurken, üstün aşınma direnci ve plastik deformasyona karşı direnç sunar. Ek avantajlar arasında mükemmel termal iletkenlik ve yüksek elastik modül yer alır. Karbür takımlar genellikle iki kategoriye ayrılır: tungsten-kobalt ve titanyum-kobalt karbürler. Çoğu karbür takım, aşınma direncini artırmak, sürtünme katsayılarını azaltmak ve ısı dağıtımını iyileştirmek için özel kaplamalara sahiptir. Uygun kaplamalarla eşleştirildiğinde karbür takımlar, daha uzun takım ömrü ve üstün işleme kalitesi sunar.

Seramik aletler kimyasal eylemsizlikten yararlanır, bu da onları titanyum gibi reaktif metaller için ideal kılar. Olağanüstü ısı direnci ve sertliği, yüksek hızlı kesme işlemlerine olanak tanır. Bununla birlikte, seramik aletler önemli derecede kırılganlık ve termal ve mekanik şoklara karşı hassastır. Pek çok uzman, elverişsiz işleme koşulları altında öngörülemeyen performansın, seramik takımları seçerken çalışma parametrelerinin dikkatli bir şekilde dikkate alınmasını gerektirdiğini belirtmektedir.

Taylor takım ömrü denklemi, belirli uygulamalar için en uygun takım malzemelerini seçmek için matematiksel bir çerçeve sağlar:

Nerede:

• V = Kesme hızı (m/dak)
• T = Takım ömrü (dak)
• C = 1 dakikalık takım ömründe kesme hızı (malzemeye bağlı sabit)
• n = Takım malzemesi, iş parçası ve kesme koşullarına göre belirlenen Taylor üssü (tipik olarak 0,1-0,3)

Bu denklem, kesme hızı ile takım ömrü arasındaki ilişkiyi kurarak çeşitli çalışma koşulları altında takım ömrünün tahmin edilmesini sağlar.

1. İşleme gereksinimlerini tanımlayın:Titanyum alaşımı kalitesini, hassas özellikleri, yüzey kaplama gereksinimlerini ve üretim hedeflerini tanımlayın.

2. Veri toplayın:Belirli titanyum alaşımını işleyen farklı takım malzemeleri için kesme hızı (V), takım ömrü (T) ve Taylor üssü (n) değerlerini toplayın. Kaynaklar arasında üreticinin teknik kılavuzları, araştırma literatürü veya kesme testleri yer alır.

3. Hesaplamaları yapın:Malzemeler arasında takım ömrünü karşılaştırmak için toplanan verileri Taylor denklemine girin. Örneğin, 100 m/dak'lık gerekli kesme hızı ve 60 dakikalık hedef takım ömrü göz önüne alındığında, denklem hangi malzemelerin bu parametreleri karşıladığını belirler.

4. Seçenekleri değerlendirin:Satın alma fiyatı, değiştirme sıklığı ve işleme verimliliği dahil toplam maliyet faktörlerini göz önünde bulundurun. Sık sık değişiklik gerektiren daha düşük maliyetli bir alet, daha uzun hizmet ömrüne sahip, daha yüksek fiyatlı bir alternatiften genel olarak daha pahalı olabilir.

Özel kaplamalar takım performansını önemli ölçüde artırır. Ortak seçenekler şunları içerir:

• Titanyum Nitrür (TiN):Yüksek sertlik ve aşınma direncine sahip genel amaçlı kaplama
• Titanyum Karbonitrit (TiCN):İşlenmesi zor malzemeler için geliştirilmiş sertlik ve aşınma direnci
• Titanyum Alüminyum Nitrür (TiAlN):Yüksek hızlı ve kuru işleme için üstün yüksek sıcaklık stabilitesi ve oksidasyon direnci
• Elmas Benzeri Karbon (DLC):Demir dışı metaller ve kompozitler için ultra düşük sürtünme ve olağanüstü sertlik

Kaplama seçiminde iş parçası malzeme özellikleri, kesme hızları, kesme sıvısı kullanımı ve hassasiyet gereksinimleri dikkate alınmalıdır.

Malzeme ve kaplama seçiminin ötesinde kesme parametrelerinin optimize edilmesi verimliliği artırır ve maliyetleri azaltır. Anahtar değişkenler şunları içerir:

• Kesme hızı:Daha yüksek hızlar üretkenliği artırır ancak takım aşınmasını hızlandırır
• Besleme hızı:Daha yüksek ilerleme hızları çıktıyı artırır ancak yüzey kalitesini olumsuz etkileyebilir
• Kesme derinliği:Daha derin kesimler malzeme kaldırma oranlarını artırır ancak kesme kuvvetlerini artırır

Üreticiler, denemeler ve geliştirmeler yoluyla verimliliği en üst düzeye çıkarırken takım masraflarını en aza indiren en uygun parametre kombinasyonlarını belirleyebilirler.

Ti-6Al-4V parçalarını işleyen bir havacılık bileşenleri üreticisi, TiAlN kaplamalı karbür takımları seçti. Parametre optimizasyonundan sonra işlem gerçekleştirildi:

• Kesme hızı: 80 m/dak
• İlerleme hızı: 0,1 mm/dev
• Kesme derinliği: 0,5 mm

Bu parametreler, yüzey ince işleme özelliklerini karşılarken 120 dakikalık takım ömrü sağladı. Önceki HSS takımlarıyla karşılaştırıldığında, bu konfigürasyon takım ömrünü üç katına çıkardı, üretkenliği %50 artırdı ve takım maliyetlerini %40 azalttı.

Titanyum alaşımlı işlemede takım seçimi çok önemli olmaya devam ediyor. Üreticiler, malzeme özelliklerini anlayarak ve Taylor denklemini uygulayarak en uygun takımlama çözümlerini belirleyebilir. Kaplama seçimi ve parametre optimizasyonu verimliliği ve maliyet etkinliğini daha da artırır. Çoğu titanyum işleme uygulamasında, kaplamalı karbür takımlar dayanıklılık ve performans arasındaki ideal dengeyi temsil eder. İşletmeler, kendi özel ihtiyaçlarına en uygun takımlama stratejisini uygulamak için operasyonel gereksinimleri dikkatli bir şekilde değerlendirmelidir.