На 13 септември Apple пусна серията мобилни телефони iPhone 15. Заслужава да се спомене, че това е първият път, когато рамки от титаниева сплав се появяват на смартфони.
Титановата сплав е лек, устойчив на корозия и високоякостен материал. Когато се използва в смартфони, може да подобри цялостната здравина, устойчивостта на падане и устойчивостта на надраскване на телефона. Титановата сплав обаче е труден за машинна обработка материал и въвеждането на рамки от титанова сплав също е предизвикателство в CNC технологията.
Защо смятаме, че титановата сплав е труден за обработка материал? Нека научим за свързаните с него характеристики на обработка на рязане.
01
„Топлината“ е „виновникът“, който прави титаниевите сплави трудни за обработка
Силата на рязане при обработка на титанови сплави е само малко по-висока от тази на стомана със същата твърдост, но физическите явления при обработката на титанови сплави са много по-сложни от обработката на стомана, което прави обработката на титанови сплави изправена пред огромни трудности.
Топлинната проводимост на повечето титанови сплави е много ниска, само 1/7 от стоманата и 1/16 от алуминия. Следователно топлината, генерирана по време на рязане на титаниева сплав, няма да бъде бързо прехвърлена към детайла или отнета от стружките, а ще бъде концентрирана в зоната на рязане. Генерираната температура може да достигне до над 1000 градуса, което води до бързо износване, напукване и оформяне на режещия ръб на инструмента. Натрупаният ръб, бързо износен режещ ръб, генерира повече топлина в зоната на рязане, което допълнително съкращава живота на инструмента.
Високите температури, генерирани по време на процеса на рязане, също разрушават целостта на повърхността на частите от титанова сплав, което води до намаляване на геометричната точност на частите и феномен на втвърдяване при работа, който сериозно намалява тяхната якост на умора.
Еластичността на титановите сплави може да е от полза за производителността на детайла, но по време на процеса на рязане еластичната деформация на детайла е важна причина за вибрации. Натискът при рязане кара "еластичния" детайл да се отдалечи от инструмента и да отскочи, което кара триенето между инструмента и детайла да надвишава действието на рязане. Процесът на триене също генерира топлина, което влошава проблема с лошата топлопроводимост на титановите сплави.
Този проблем е още по-сериозен при обработката на тънкостенни или пръстеновидни детайли, които лесно се деформират. Не е лесно да се обработват тънкостенни части от титанова сплав до очакваната точност на размерите. Тъй като, когато материалът на детайла се избута от инструмента, локалната деформация на тънката стена е надхвърлила еластичния диапазон и произвежда пластична деформация, здравината на материала и твърдостта на точката на рязане се увеличават значително. По това време първоначално определената скорост на рязане става твърде висока, което допълнително причинява бързо износване на инструмента.
02
Ноу-хау за обработка на титанови сплави
Въз основа на разбирането на механизма за обработка на титанови сплави и добавяне на минал опит, основното ноу-хау за обработка на титанови сплави е както следва:
(1) Използвайте пластини с геометрия на положителен ъгъл, за да намалите силата на рязане, топлината на рязане и деформацията на детайла.
(2) Поддържайте постоянно подаване, за да избегнете втвърдяване на детайла. Инструментът винаги трябва да е в състояние на подаване по време на процеса на рязане. Размерът на радиалното рязане ae трябва да бъде 30% от радиуса по време на фрезоване.
(3) Използвайте режеща течност под високо налягане и висок поток, за да осигурите термичната стабилност на процеса на обработка и да предотвратите дегенерация на повърхността на детайла и повреда на инструмента, причинена от прекомерна температура.
(4) Дръжте ръба на острието остър. Тъпите инструменти са причина за натрупване на топлина и износване, което лесно може да доведе до повреда на инструмента.
(5) Обработвайте титанови сплави във възможно най-мекото състояние, тъй като материалът става по-труден за обработка след закаляване, а топлинната обработка увеличава здравината на материала и увеличава износването на острието.
(6) Използвайте голям радиус на дъгата на върха на инструмента или скосяване, за да вкарате възможно най-голяма част от ръба на инструмента в рязането. Това намалява силата на рязане и топлината във всяка точка и предотвратява локално счупване. При фрезоване на титанова сплав сред параметрите на рязане скоростта на рязане има най-голямо влияние върху живота на инструмента vc, следвана от радиалното зацепване на инструмента (дълбочина на фрезоване) ae.
03
Започнете с остриета, за да разрешите проблеми с обработката на титан
Износването на канала на острието, което възниква при обработката на титанови сплави, е локалното износване на задната и предната част по посока на дълбочината на рязане. Често се причинява от втвърдения слой, останал от предишната обработка. Химическата реакция и дифузията между инструмента и материала на детайла при температури на обработка, надвишаващи 800 градуса, също са една от причините за износване на каналите.
Тъй като по време на процеса на обработка титановите молекули на детайла се натрупват пред острието и се „заваряват“ към острието под високо налягане и висока температура, образувайки натрупан ръб. Когато натрупаният ръб се отлепи от режещия ръб, той поема карбидното покритие на вложката със себе си, така че обработката на титан изисква специални материали и геометрия на вложката.
04
Структура на инструмента, подходяща за обработка на титан
Фокусът на обработката на титановата сплав е топлината. Голямо количество течност за рязане под високо налягане трябва да се напръска върху режещия ръб незабавно и точно, за да се отстрани бързо топлината. На пазара има уникални конструкции на фрези специално за обработка на титанови сплави.
