Tips Pemesinan Titanium: Cairan Pemotongan, Kecepatan, Perkakas dan Pekerjaan-Kontrol Pengerasan

Mengapa Titanium Berperilaku Berbeda pada Teknologi Terdepan

Paduan titanium secara rutin digambarkan sebagai paduan yang sulit untuk dikerjakan, dan alasannya lebih bersifat fisik daripada masalah keterampilan. Empat properti mendominasi setiap keputusan pemotongan.

Konduktivitas termal rendah: sekitar 7 W/(mK) untuk Ti-6Al-4V, kira-kira sepertujuh baja karbon, sehingga panas pemotongan terkonsentrasi di bagian tepi dan bukan mengalir ke dalam chip dan benda kerja

Reaktivitas kimia yang tinggi: pada suhu pemotongan, titanium cenderung mengelas ke permukaan pahat, menyebabkan kerusakan, pengelupasan, dan keausan sayap yang cepat

Modulus elastisitas rendah: sekitar 110 GPa, kira-kira setengah dari baja, sehingga bagian yang ramping menyimpang dari pahat dan bergetar, dan pahat bergesekan alih-alih memotong

Pengerasan kerja: permukaan mesin mengeras saat berubah bentuk, sehingga lintasan kedua pada permukaan yang sama, atau pahat yang berada di dalam potongan, bertemu dengan material yang lebih keras daripada logam dasar.

Konsekuensi praktisnya adalah aturan yang mencakup sebagian besar pemesinan titanium: jaga agar pahat tetap aktif, jaga agar pengumpan cukup tinggi untuk memotong di bawah lapisan yang mengeras, dan jangan biarkan pahat bergesekan. Bahan untuk suku cadang ini biasanya dipasok ke ASTM B348 untuk batangan dan batang, ASTM B265 untuk lembaran dan pelat, AMS 4911 untuk lembaran Ti-6Al-4V, atau ASTM F136 untuk kelas bedah ELI.

Kecepatan Pemotongan dan Titik Awal Pengumpanan

Gambar di bawah adalah titik awal pengerjaan pembubutan, penggilingan, dan pembuatan lubang di Ti-6Al-4V. Mereka harus dipangkas untuk kekakuan alat, penyaluran cairan pendingin dan kekakuan bagian.

Ada dua kebiasaan yang menyebabkan sebagian besar kegagalan perkakas titanium: di tempat tinggal, di mana perkakas tetap bersentuhan tanpa bergerak maju, dan penyelesaian akhir yang ringan pada permukaan yang telah diperkeras. Keduanya harus dihilangkan dengan pemrograman. Bila bagiannya ramping, menopangnya dengan stabil atau tailstock membutuhkan biaya yang lebih kecil dibandingkan dengan kerusakan alat yang dapat dicegah.

Geometri Alat dan Seleksi Karbida

Gunakan karbida butiran mikro yang tidak dilapisi dalam ISO 513 grup K untuk sebagian besar pembubutan dan penggilingan, dengan geometri rake positif dan tajam yang dapat menggeser dan bukannya bergesekan.

Jika pelapisan diperlukan, pelapis berbahan dasar aluminium-kromium lebih disukai; pelapis berbahan dasar titanium-dapat berinteraksi secara kimia dengan benda kerja

Poles seruling, permukaan rake, dan tepi tajam: lapisan cermin pada alat mengurangi daya rekat, yang merupakan mekanisme keausan utama pada titanium

Jaga radius hidung tetap moderat, cukup besar untuk menghindari tepi terkelupas dan cukup kecil untuk mengontrol gaya radial pada dinding tipis

Untuk penggilingan, pilih pemotong-rake positif yang kuat dengan jumlah seruling yang tinggi untuk finishing dan jumlah seruling yang lebih rendah dengan ruang chip yang lebih banyak untuk pengerjaan kasar

Untuk pengeboran, geometri web-titik terpisah atau-ditipiskan, dengan cairan pendingin-alat jika kedalamannya memungkinkan

Ketajaman bukanlah suatu preferensi pada titanium, melainkan suatu persyaratan. Tepi yang aus atau terkelupas akan segera meningkatkan suhu pemotongan, sehingga meningkatkan daya rekat, sehingga membuat tepi semakin aus. Interval penggantian pahat harus ditetapkan berdasarkan pengukuran keausan, bukan berdasarkan waktu pengoperasian yang tetap.

Memotong Pemilihan Cairan: Memperbaiki Kesalahpahaman Umum

Titanium membutuhkan cairan yang melumasi dan menghilangkan panas dari tepinya, karena benda kerja itu sendiri tidak akan menghantarkan panas. Cairan yang mengandung bahan tambahan bertekanan ekstrem, berdasarkan kimia sulfur atau fosfor, membentuk lapisan pelindung pada alat dan chip yang membatasi kontak-ke-logam dan memperpanjang masa pakai alat.

Klorin-mengandung cairan bertekanan ekstrem sering kali direkomendasikan untuk baja sulit, namun merupakan pilihan yang salah untuk titanium. Pada suhu yang dicapai dalam pemotongan, residu yang diklorinasi dapat menyerang titanium dan menyebabkan retak korosi akibat tegangan dan serangan antar butir, dan bagian-bagiannya harus dicuci secara menyeluruh jika cairan tersebut digunakan. Cairan pemotongan terklorinasi dibatasi dalam banyak spesifikasi proses dirgantara karena alasan ini. Pendekatan yang benar adalah formulasi bebas klorin-dengan aditif tekanan ekstrim berbahan dasar sulfur atau fosfor, dan operasi pembersihan yang terdokumentasi jika ada pelumas, pembersih, atau cairan penanda yang mengandung klorin yang menyentuh bagian tersebut.

Cairan bertekanan ekstrem yang larut dalam air-cocok untuk pengeboran, reaming, dan pembubutan umum

Oli murni digunakan ketika pelumasan sangat penting dan pendinginan merupakan hal sekunder, seperti penyadapan dan penggulungan benang

Konsentrasi pengenceran harus dikontrol dengan refraktometer, karena campuran yang ramping akan kehilangan pelumasan dan campuran yang kaya akan berbusa dan meninggalkan residu.

Pengiriman tekanan tinggi-melalui alat ini, pada kelas 70 bar dan lebih tinggi untuk pengoperasian yang berat, membilas chip dan mendinginkan edge secara langsung

Cairan tidak boleh tercampur dengan minyak yang digunakan pada bahan lain, dan tangki harus dijaga bebas dari minyak bekas dan serpihan.

Kekakuan, Pendinginan, Kontrol Chip, dan Keamanan

Minimalkan overhang pahat dan jepit benda kerja sedekat mungkin dengan zona pemotongan sesuai geometri yang memungkinkan

Gunakan pengaturan yang kaku dan mesin yang kaku; titanium mengubah defleksi secara langsung menjadi obrolan, hasil akhir yang buruk, dan pengerasan kerja

Arahkan cairan pendingin dalam jumlah besar ke zona pemotongan untuk memutus siklus panas, daripada mengandalkan pendinginan banjir dari jarak jauh

Pecahkan chip dengan geometri dan pengumpan daripada dengan menghentikan pengumpan, dan keluarkan chip dari kantongnya agar tidak dipotong ulang

Kumpulkan butiran halus dan debu: butiran halus titanium kering mudah terbakar, jadi hindari penumpukan, gunakan wadah tertutup dan jangan pernah mengeringkan titanium di mesin karena debu halus dapat menumpuk

Pisahkan area kerja titanium dari pekerjaan baja, dengan peralatan dan perlengkapan khusus, sehingga kontaminasi besi tidak sampai ke permukaan

Catat parameter pemotongan, masa pakai pahat, dan penyelesaian permukaan sehingga proses dapat diulangi pada batch berikutnya

Inspeksi setelah pemesinan harus mencakup lebih dari sekedar dimensi. Integritas permukaan penting bagi titanium: permukaan yang mengilap, tergores, atau-mengeras karena kerja dapat menyembunyikan tegangan sisa tarik dan menyebabkan timbulnya kelelahan di kemudian hari. Inspeksi visual di bawah cahaya yang baik, pengukuran kekasaran permukaan dan, jika spesifikasi memerlukannya, pemeriksaan kotak alfa atau lapisan kontaminasi menyelesaikan pengoperasian.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

T: Berapa kecepatan potong yang harus digunakan untuk Ti-6Al-4V?
Dengan karbida yang tidak dilapisi, rentang awal 30 hingga 60 m/mnt untuk pembubutan dan penggilingan dan 8 hingga 15 m/mnt untuk pengeboran baja kecepatan tinggi berfungsi dengan baik. Nilai akhir bergantung pada kekakuan, penyaluran cairan pendingin, dan kekakuan bagian.

T: Dapatkah titanium dikerjakan dengan cairan pemotongan yang sama seperti baja tahan karat?
Tidak secara otomatis. Cairan yang mengandung aditif tekanan ekstrim terklorinasi harus dihindari untuk titanium karena residu terklorinasi panas dapat menyebabkan retak korosi akibat tegangan; gunakan cairan-bebas klorin dengan bahan tambahan sulfur atau fosfor.

T: Kelas karbida manakah yang cocok dengan titanium?
Nilai butiran mikro yang tidak dilapisi dalam ISO 513 grup K dengan geometri rake positif yang tajam adalah pilihan standarnya. Jika pelapisan diperlukan, pelapis berbahan dasar aluminium-kromium lebih disukai daripada pelapis berbahan dasar titanium-.

T: Mengapa titanium bekerja mengeras selama pemesinan?
Lapisan permukaan berubah bentuk dan mengeras seiring lewatnya alat. Gosok ringan melewati dan sisa potongan akan bertemu dengan lapisan yang mengeras ini, jadi kedalaman potongan dan pengumpanan harus cukup tinggi untuk memotong di bawahnya.

T: Apakah{0}}pendingin alat diperlukan untuk titanium?
Hal ini tidak wajib untuk setiap operasi, namun-tekanan tinggi melalui-penghancuran pahat sangat meningkatkan kualitas lubang dan masa pakai pahat dalam pengeboran dan pengantongan dalam dengan menghilangkan panas dan membilas serpihan dari zona pemotongan.

T: Apakah pemesinan titanium berisiko menimbulkan kebakaran?
Titanium padat tidak, tetapi serpihan halus dan debu dapat terbakar. Jaga mesin dan lantai bersih dari butiran halus kering, gunakan wadah tertutup dan hindari kondisi pemotongan kering dimana debu dapat menumpuk.