Ono što izdvaja obradu titanskih oštrica
Lopatice od legure titana nalaze se u središtu kompresora zrakoplovnih motora, pogonskih jedinica plinskih turbina, rotora turbopunjača i sve većeg broja kirurških instrumenata. Privlačnost je ravnoteža svojstava koju ne može reproducirati nijedna vrsta čelika: gustoća od oko 4,43 g/cm3, vlačna čvrstoća od 895-1000 MPa za žareni Ti-6Al-4V, modul elastičnosti blizu 110 GPa i oksidni film koji se sam popravlja otporan je na kloride, morsku vodu i većinu industrijskih kiselina. Lopatica kompresora koja teži 1,8 kg od nehrđajućeg čelika koji se stvrdnjava taloženjem može se proizvesti s otprilike 1,0 kg u Ti-6Al-4V dok nosi isto aerodinamičko opterećenje.
Ta ista svojstva definiraju težinu obrade. Titan zadržava toplinu: njegova toplinska vodljivost je samo oko 7 W/mK, otprilike jedna trećina nisko-legiranog čelika, tako da toplina stvorena na oštrici odlazi uglavnom kroz alat umjesto kroz strugotinu. Temperature prednje strane mogu premašiti 1000 C, što potiče difuzijsko trošenje, potiče materijal izratka da se zavari na rub i može skratiti vijek trajanja alata na djelić onoga što identična pločica pruža na čeliku.
Tri daljnja učinka oblikuju planiranje proizvodnje. Nizak modul elastičnosti omogućuje da se tanki dio aeroprofila otkloni od alata, stvarajući klepetanje i pomicanje dimenzija. Visoka kemijska reaktivnost znači da bilo koji kisik, dušik ili vodik prisutni na temperaturi formira tvrdu, krhku alfa kutiju. A ocjena obradivosti titana, koja se često navodi blizu 20 posto čelika za-slobodno rezanje, čini vrijeme ciklusa i trošak alata dominantnim pokretačima cijene oštrice.
Rute obrade za oštrice od legure titana
| Proces | Tipična tolerancija | Najprikladnija-geometrija | Glavno ograničenje |
|---|---|---|---|
| 5-osno CNC glodanje | +/- 0.02 mm | Aeroprofilne površine, integralni pokrovi | Niska stopa uklanjanja metala, trošenje alata |
| CNC tokarenje | +/- 0.01 mm | Diskovi, drške, prijelazi korijena | Brbljanje na vitkim dionicama |
| Puzno mljevenje hrane | +/- 0.015 mm | Profili korijena jele i utori- | Rizik od opekotina, visoka cijena kotača |
| Elektrokemijska obrada | +/- 0.05 mm | Složene zakrivljene površine, serijski rad | Cijena elektrode, rukovanje elektrolitom |
| Žičana erozija | +/- 0.005 mm | Utori za korijen, otvori za hlađenje | Spor na tro{0}}dimenzionalnim oblicima |
| Abrazivni vodeni mlaz ili lasersko obrezivanje | +/- 0.1 mm | Zatvaranje i obrezivanje rubova prije završne obrade | Zona pod utjecajem topline na rubu laserskog reza |
Parametri rezanja i alati koji se drže
Neobloženi fino{0}}karbid klase K10-K20 ostaje radna snaga za tokarenje i glodanje titana, s PVD presvučenim i keramičkim vrstama rezerviranim za posebne zadatke grube obrade. Slike u nastavku su početne točke proizvodnje za Ti-6Al-4V koje se zatim podešavaju na testnim kuponima.
| Operacija | Brzina rezanja | hraniti se | Strategija rashladnog sredstva |
|---|---|---|---|
| Okretanje | 40-60 m/min | 0,1-0,2 mm/okr | Visoki tlak, 7-15 MPa |
| Krajnje glodanje | 30-50 m/min | 0,05-0,15 mm/zub | Kroz-poplavu vretena |
| Bušenje | 10-20 m/min | 0,05-0,12 mm/okr | Unutarnja rashladna tekućina s peck ciklusom |
| Puzno mljevenje hrane | 15-25 m/s brzina kotača | 0,5-3 mm dubina rezanja | Čisto ulje za mljevenje |
Priprema rubova važna je jednako kao i odabir ocjene. Lagano brušenje od 0,02-0,05 mm na oštrom rubu smanjuje lomljenje tijekom ulaska, a pozitivna geometrija nagiba od 8-15 stupnjeva smanjuje silu rezanja na tankim stijenkama aeroprofila. Čvrsto učvršćenje, minimalni prepust alata i stalna brzina posmaka koja izbjegava otvrdnjavanje praktične su poluge koje održavaju stabilnim proces titanijske oštrice.
Integritet površine, Alpha kućište i inspekcija
Uklonite alfa kućište formirano iznad otprilike 600 C kiseljenjem u nitratnoj-fluorovodičnoj kupki ili kontroliranim mehaničkim miješanjem.
Držite aerodinamičke površine na Ra 0,4 mikrona ili boljem, jer je hrapavost izravni pokretač zamora-života.
Završite nježnim prolazima kako biste ograničili zaostalo naprezanje; niske-opterećenja ili tlačne površine produžuju vijek trajanja oštrice.
Potvrdite odsutnost bijelog sloja i mikropukotina metalografskim rezom na prvi-djelovima.
Primijenite ultrazvučno ispitivanje za unutarnje nedostatke, vrtložne struje za-površinske nedostatke i lasersko skeniranje ili CMM za usklađenost profila.
Usklađivanje učinkovitosti, troškova i sigurnosti rukovatelja
Troškom oštrice dominiraju vrijeme obrade, potrošnja alata i otpad. Automatska izmjena paleta, prilagodljiva kontrola dodavanja koja reagira na opterećenje vretena i-praćenje vijeka trajanja alata obično donose najveće dobitke prije nego što se uzme u obzir bilo kakva promjena rute procesa. Tamo gdje to geometrija dopušta, gotovo-mrežasto kovanje ili aditivne predforme smanjuju volumen metala koji se mora rezati, dok elektrokemijska obrada i EDM preuzimaju značajke koje najbrže uništavaju alate za glodanje.
Sigurnost je neodvojiva od procesa. Fine čestice i strugotine od titana predstavljaju opasnost od izgaranja, pa se strugotine moraju skupljati mokre, odvojeno skladištiti i nikada se ne smiju nakupljati suhe u blizini izvora topline. Operateri koji rade s kupkama za dekapiranje fluorovodičnom kiselinom trebaju zaštitnu-odjeću otpornu na kiselinu, štitnike za lice i ventilaciju, a postupci mljevenja zahtijevaju ekstrakciju uljne magle i prašine.
Često postavljana pitanja
P: Zašto strojna obrada titanijske oštrice košta više od strojne obrade oštrice od nehrđajućeg čelika?
Budući da se brzina rezanja mora održavati tri do pet puta nižom, životni vijek alata je kraći, a dodani su završni koraci kao što je uklanjanje alfa kućišta i pregled punog profila. Materijalna premija obično je manji dio razlike.
P: Koji je stupanj titana najčešći za lopatice kompresora?
Ti-6Al-4V je osnova za stupnjeve ventilatora i kompresora do oko 400 C. Kvalitete blizu alfa kao što je Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo preuzimaju pri višim radnim temperaturama gdje otpor puzanja postaje kritičan.
P: Je li visokotlačno rashladno sredstvo stvarno potrebno?
Za duboke džepove, utore za korijenje i bušenje gotovo je neophodan, jer lomi strugotinu, uklanja toplinu i sprječava ponovno-rezanje strugotine. Plitko vanjsko tokarenje može raditi na konvencionalnoj rashladnoj tekućini s konzervativnim parametrima.
P: Kako se kontrolira klepetanje na tankim stijenkama aeroprofila?
Skraćivanjem prevjesa alata, upotrebom varijabilne spirale ili rezača s nejednakim korakom, podupiranjem sekcije s podešenim učvršćenjima i smanjenjem radijalne dubine rezanja uz povećanje posmaka po zubu kako bi rub ostao zahvaćen.
P: Može li elektrokemijska obrada u potpunosti zamijeniti glodanje?
Obično ne. ECM se ističe u složenim zakrivljenim površinama i serijskoj proizvodnji-bez srha, ali troškovi elektroda i upravljanje elektrolitom čine ga neekonomičnim za jednokratnu-geometriju i jednostavne planarne značajke.
P: Koji set za inspekciju dokazuje da je oštrica prihvatljiva?
Usklađenost profila CMM ili laserskim skeniranjem, mjerenje hrapavosti površine, alfa slučaj i provjere mikrostrukture na kuponima, procjena zaostalog naprezanja na kritičnim dijelovima, plus ultrazvučno ispitivanje i ispitivanje vrtložnim strujama za unutarnje i-površinske nedostatke.
