Syyskuun 13. päivänä Apple julkaisi iPhone 15 -matkapuhelinsarjan. On syytä mainita, että tämä on ensimmäinen kerta, kun titaaniseoksesta valmistetut kehykset ilmestyvät älypuhelimiin.
Titaaniseos on kevyt, korroosionkestävä ja erittäin luja materiaali. Älypuhelimissa käytettynä se voi parantaa puhelimen kokonaislujuutta, pudotuksenkestävyyttä ja naarmuuntumisenkestävyyttä. Titaaniseos on kuitenkin vaikeasti työstettävä materiaali, ja titaaniseosrunkojen käyttöönotto on myös haaste CNC-tekniikassa.
Miksi ajattelemme, että titaaniseos on vaikea työstää materiaali? Tutustutaan siihen liittyviin leikkauskäsittelyominaisuuksiin.
01
"Lämpö" on "syyllinen", joka tekee titaaniseoksia vaikeaksi käsitellä
Leikkausvoima titaaniseosten käsittelyssä on vain hieman suurempi kuin saman kovuuden teräksen, mutta titaaniseosten käsittelyn fyysiset ilmiöt ovat paljon monimutkaisempia kuin teräksen käsittely, mikä tekee titaaniseosten käsittelystä valtavia vaikeuksia.
Useimpien titaaniseosten lämmönjohtavuus on erittäin alhainen, vain 1/7 teräksestä ja 1/16 alumiinista. Siksi titaaniseoksen leikkaamisen aikana syntyvä lämpö ei siirry nopeasti työkappaleeseen tai ota lastut pois, vaan se keskittyy leikkausalueelle. Syntynyt lämpötila voi olla jopa yli 1000 astetta, jolloin työkalun leikkuureuna kuluu, halkeilee ja muodostuu nopeasti. Rakennettu reuna, nopeasti kuluva leikkaussärmä, tuottaa enemmän lämpöä leikkausalueelle, mikä lyhentää entisestään työkalun käyttöikää.
Leikkausprosessin aikana syntyvät korkeat lämpötilat tuhoavat myös titaaniseososien pinnan eheyden, mikä johtaa osien geometrisen tarkkuuden heikkenemiseen ja työstökovettumiseen, joka heikentää merkittävästi niiden väsymislujuutta.
Titaaniseosten elastisuus voi olla hyödyllistä osien suorituskyvylle, mutta leikkausprosessin aikana työkappaleen elastinen muodonmuutos on tärkeä tärinän aiheuttaja. Leikkauspaine saa "elastisen" työkappaleen siirtymään pois työkalusta ja pomppimaan takaisin, jolloin työkalun ja työkappaleen välinen kitka on suurempi kuin leikkaus. Kitkaprosessi tuottaa myös lämpöä, mikä pahentaa titaaniseosten huonon lämmönjohtavuuden ongelmaa.
Tämä ongelma on vielä vakavampi, kun käsitellään ohutseinäisiä tai renkaan muotoisia osia, jotka ovat helposti muotoaan. Titaaniseoksen ohutseinäisiä osia ei ole helppoa käsitellä odotettuun mittatarkkuuteen. Koska työkalun työntäessä työkappaleen materiaalia pois, ohuen seinämän paikallinen muodonmuutos on ylittänyt elastisen alueen ja tuottaa plastisen muodonmuutoksen, materiaalin lujuus ja leikkauspisteen kovuus kasvavat merkittävästi. Tässä vaiheessa alun perin määritetty leikkausnopeus tulee liian suureksi, mikä lisää työkalun nopeaa kulumista.
02
Prosessiosaaminen titaaniseosten käsittelyyn
Titaaniseosten käsittelymekanismin ymmärtämisen ja aiemman kokemuksen lisäämisen perusteella titaaniseosten prosessointiprosessin pääasiallinen osaaminen on seuraava:
(1) Käytä positiivisen kulman geometriaa sisältäviä teriä vähentääksesi leikkausvoimaa, leikkauslämpöä ja työkappaleen muodonmuutoksia.
(2) Säilytä jatkuvaa syöttöä työkappaleen kovettumisen välttämiseksi. Työkalun tulee aina olla syöttötilassa leikkausprosessin aikana. Radiaalisen leikkausmäärän ae tulee olla 30 % säteestä jyrsinnän aikana.
(3) Käytä korkeapaineista ja virtaavaa leikkausnestettä työstöprosessin lämpöstabiilisuuden varmistamiseksi ja työkappaleen pinnan rappeutumisen ja liiallisen lämpötilan aiheuttaman työkaluvaurion estämiseksi.
(4) Pidä terän reuna terävänä. Tylsät työkalut aiheuttavat lämmön kertymistä ja kulumista, mikä voi helposti johtaa työkalun rikkoutumiseen.
(5) Käsittele titaaniseokset mahdollisimman pehmeässä tilassa, koska materiaali muuttuu vaikeammaksi käsitellä karkaisun jälkeen ja lämpökäsittely lisää materiaalin lujuutta ja lisää terän kulumista.
(6) Käytä suurta työkalun kärjen kaaren sädettä tai viistettä työntääksesi mahdollisimman paljon työkalun reunasta leikkausta varten. Tämä vähentää leikkausvoimaa ja lämpöä joka pisteessä ja estää paikallisen rikkoutumisen. Kun jyrsitään titaaniseosta, lastuamisparametreista leikkausnopeudella on suurin vaikutus työkalun käyttöikään vc, jota seuraa radiaalinen työkalun tarttuminen (jyrsintäsyvyys) ae.
03
Aloita terien avulla ratkaistaksesi titaanin käsittelyongelmat
Titaaniseosten työstyksessä esiintyvä terän uran kuluminen on taka- ja etuosan paikallista kulumista leikkaussyvyyden suunnassa. Se johtuu usein edellisen käsittelyn jälkeen jääneestä kovettuneesta kerroksesta. Työkalun ja työkappaleen materiaalin välinen kemiallinen reaktio ja diffuusio yli 800 asteen työstölämpötiloissa ovat myös yksi syy uran kulumiseen.
Koska työstöprosessin aikana työkappaleen titaanimolekyylit kerääntyvät terän eteen ja "hitsataan" terään korkeassa paineessa ja korkeassa lämpötilassa muodostaen muodostuneen reunan. Kun rakennettu reuna irtoaa leikkuureunasta, se vie mukanaan terän kovametallipinnoitteen, joten titaanin työstö vaatii erikoisterämateriaaleja ja -geometrioita.
04
Titaanin työstöön sopiva työkalurakenne
Titaaniseoksen käsittelyn painopiste on lämpö. Suuri määrä korkeapaineleikkausnestettä on ruiskutettava leikkuureunalle nopeasti ja tarkasti lämmön poistamiseksi nopeasti. Markkinoilla on ainutlaatuisia jyrsimien rakenteita erityisesti titaaniseoksen käsittelyyn.
