Den 13. september udgav Apple iPhone 15-serien af mobiltelefoner. Det er værd at nævne, at det er første gang, titanlegeringsrammer dukkede op på smartphones.
Titaniumlegering er et let, korrosionsbestandigt og højstyrkemateriale. Når det bruges i smartphones, kan det forbedre telefonens generelle styrke, faldmodstand og ridsemodstand. Imidlertid er titanlegering et svært bearbejdeligt materiale, og introduktionen af titanlegeringsrammer er også en udfordring inden for CNC-teknologi.
Hvorfor tror vi, at titanlegering er et svært materiale at bearbejde? Lad os lære om dets relaterede skærebehandlingsegenskaber.
01
"Heat" er "synderen", der gør titanlegeringer svære at behandle
Skærekraften ved forarbejdning af titanlegeringer er kun lidt højere end for stål med samme hårdhed, men de fysiske fænomener ved forarbejdning af titanlegeringer er meget mere komplekse end forarbejdning af stål, hvilket gør titanlegeringsforarbejdning konfronteret med enorme vanskeligheder.
Den termiske ledningsevne af de fleste titanlegeringer er meget lav, kun 1/7 af stål og 1/16 af aluminium. Derfor vil den varme, der genereres under skæringen af titanlegering, ikke hurtigt blive overført til emnet eller taget væk af spånerne, men vil blive koncentreret i skæreområdet. Den genererede temperatur kan være så høj som over 1000 grader, hvilket får værktøjets skærkant til hurtigt at blive slidt, revnet og dannet. Indbygget kant, en hurtigt slidt skærkant, genererer mere varme i skæreområdet, hvilket yderligere forkorter værktøjets levetid.
De høje temperaturer, der genereres under skæreprocessen, ødelægger også overfladeintegriteten af titanlegeringsdele, hvilket fører til et fald i delenes geometriske nøjagtighed og et arbejdshærdende fænomen, der alvorligt reducerer deres træthedsstyrke.
Elasticiteten af titanlegeringer kan være gavnlig for delens ydeevne, men under skæreprocessen er den elastiske deformation af emnet en vigtig årsag til vibrationer. Skæretryk får det "elastiske" emne til at bevæge sig væk fra værktøjet og springe tilbage, hvilket får friktionen mellem værktøjet og emnet til at opveje skærehandlingen. Friktionsprocessen genererer også varme, hvilket forværrer problemet med dårlig termisk ledningsevne af titanlegeringer.
Dette problem er endnu mere alvorligt, når du behandler tyndvæggede eller ringformede dele, der let deformeres. Det er ikke let at behandle tyndvæggede dele af titanlegering til den forventede dimensionelle nøjagtighed. Fordi når emnematerialet skubbes væk af værktøjet, har den lokale deformation af den tynde væg overskredet det elastiske område og producerer plastisk deformation, øges materialestyrken og hårdheden af skærepunktet betydeligt. På dette tidspunkt bliver den oprindeligt bestemte skærehastighed for høj, hvilket yderligere forårsager hurtigt værktøjsslid.
02
Procesknowhow til forarbejdning af titanlegeringer
På grundlag af forståelsen af behandlingsmekanismen for titanlegeringer og tilføjelse af tidligere erfaringer er den vigtigste procesknowhow til behandling af titanlegeringer som følger:
(1) Brug skær med positiv vinkelgeometri for at reducere skærekraft, skærevarme og deformation af emnet.
(2) Oprethold en konstant fremføring for at undgå hærdning af emnet. Værktøjet skal altid være i fremføringstilstand under skæreprocessen. Den radiale skæremængde ae skal være 30 % af radius under fræsning.
(3) Brug højtryks- og højflowskærevæske for at sikre bearbejdningsprocessens termiske stabilitet og forhindre degenerering af emneoverfladen og værktøjsskader forårsaget af for høj temperatur.
(4) Hold klingekanten skarp. Stumpt værktøj er årsag til varmeakkumulering og slid, hvilket let kan føre til værktøjsfejl.
(5) Bearbejd titanlegeringer i den blødest mulige tilstand, fordi materialet bliver sværere at bearbejde efter bratkøling, og varmebehandling øger materialets styrke og øger knivslid.
(6) Brug en stor værktøjsspidsbueradius eller affasning til at indsætte så meget af værktøjskanten i skæringen som muligt. Dette reducerer skærekraft og varme på hvert punkt og forhindrer lokal brud. Ved fræsning af titanlegering, blandt skæreparametrene, har skærehastigheden den største indflydelse på værktøjets levetid vc, efterfulgt af radialt værktøjsindgreb (fræsedybde) ae.
03
Start med klinger for at løse titaniumbehandlingsproblemer
Bladrillesliddet, der opstår ved bearbejdning af titanlegeringer, er det lokale slid på bag- og forsiden langs skæredybderetningen. Det er ofte forårsaget af det hærdede lag efterladt af den tidligere behandling. Den kemiske reaktion og diffusion mellem værktøjet og emnematerialet ved bearbejdningstemperaturer over 800 grader er også en af årsagerne til rilleslid.
For under bearbejdningsprocessen samler emnets titaniummolekyler sig foran klingen og "svejses" til klingen under højt tryk og høj temperatur, og danner opbygget kant. Når opbygget kant skaller af skæret, tager den skærets hårdmetalbelægning med sig, så titaniumbearbejdning kræver specielle skærmaterialer og geometrier.
04
Værktøjsstruktur velegnet til titaniumbearbejdning
Fokus for behandling af titanlegering er varme. En stor mængde højtryksskærevæske skal sprøjtes på skærkanten hurtigt og præcist for at fjerne varmen hurtigt. Der er unikke strukturer af fræsere på markedet specielt til titanlegeringsbearbejdning.
