¿Cómo mecanizar con CNC piezas grandes de titanio a la perfección?

El titanio se puede mecanizar con CNC como el acero inoxidable; como todos sabemos, tiene propiedades materiales deseables y también es relativamente fácil trabajar con él. En la etapa inicial de la aplicación de la tecnología de fundición de precisión de aleación de titanio, este proceso se utilizaba principalmente para producir piezas de fundición de precisión ordinarias de tamaño mediano con formas relativamente simples. La mayoría de las piezas fundidas de este tipo tienen un tamaño de 500 mm y la mayoría de las formas tienen forma de varilla, disco, plano, anular, etc. La mayoría de los espesores de pared están dentro del rango de 6-10 mm, como como implantado en el cuerpo humano. Entre ellos se encuentran las prótesis, las palas del motor, los puntales y otras estructuras. Debido a que no hay estructuras de proceso complejas como ranuras profundas, ranuras y nervaduras, la tensión estructural durante el vertido es relativamente pequeña, la alimentación es relativamente suficiente y el proceso de formación de este tipo de fundición es relativamente simple, por lo que la calidad de formación puede mantenerse siempre en condiciones de mayor calidad. Mientras que para el mecanizado CNC de titanio de gran tamaño, el mecanizado perfecto no es tan simple, este artículo le mostrará los métodos detallados para hacer piezas de fundición de titanio grandes perfectas.

Antes de conocer los métodos de Mecanizado CNC de precisión de titanio , primero, conozcamos los tipos de gran tamaño. A medida que el titanio se hizo más popular por sus buenas características, la gente comenzó a colocarlo en fundiciones complejas de paredes delgadas más grandes. Hay dos tipos de ellos.

Piezas de titanio de tamaño medio-grande

Esta fundición es un tipo de fundición que se ha desarrollado continuamente para satisfacer las necesidades de aplicación práctica de la industria aeroespacial. Con el desarrollo gradual del campo aeroespacial, la aplicación de este tipo de tecnología de moldeado por fundición se ha convertido en el objeto de investigación clave de varias instituciones de investigación importantes. La mayoría de las fundiciones complejas de paredes delgadas a gran escala se controlan estrictamente en un tamaño de 500-1000 mm, con un espesor de pared de 1-3 mm, y su estructura es relativamente compleja, lo que dificulta su formación.

Piezas de titanio de gran tamaño

Tales fundiciones no se pueden comparar con otras fundiciones en todos los aspectos de calidad y rendimiento. El tamaño de este tipo de fundición es en su mayoría superior a 1500 mm, el grosor mínimo de la pared es de alrededor de 1 mm y la masa es en su mayoría de alrededor de 50-1000 kg. Este tipo de fundición se usa a menudo para reemplazar la estructura formada por muchos sujetadores y ensamblajes de piezas, lo que mejora de manera integral la estabilidad y precisión de la estructura de fundición y reduce significativamente los costos y acelera la producción.

¿Cuál es el método convencional para mecanizar titanio grande?

Los procesos de mecanizado de aleaciones de titanio implican operaciones de mecanizado convencionales (torneado, fresado frontal, corte de alta velocidad (HSC), fresado, taladrado), operaciones de conformado (conformado en frío y en caliente, hidroformado, forja) y operaciones de mecanizado alternativas (corte por láser, corte por agua). -corte por chorro, sinterización directa de metal por láser). Las operaciones de mecanizado de aleaciones de titanio se consideran difíciles debido a su resistencia a la tracción relativamente alta, bajo rendimiento dúctil, módulo de elasticidad un 50 % más bajo (104 GPa) y una conductividad térmica aproximadamente un 80 % más baja que la del acero. El módulo de elasticidad más bajo puede causar un mayor efecto de "retroceso" y deflexión de la pieza de trabajo. Por lo tanto, se requieren configuraciones más rígidas y mayores espacios libres para las herramientas.

¿Por qué es difícil mecanizar titanio grande?

El primer aspecto son las características de las fundiciones de precisión de aleación de titanio a gran escala en términos de estructura de la pieza. Las fundiciones de precisión de aleación de titanio a gran escala son generalmente piezas integrales de tipo marco. La altura libre en dirección Z suele ser superior a 650 mm, y el área que se puede soportar de manera efectiva dentro del componente es pequeña. La rigidez local de la pieza es relativamente pobre; la superficie de la fundición tiene relativamente muchas estructuras de paredes delgadas, la mayor parte del grosor de la nervadura es de 2-3 mm y la maquinabilidad es relativamente pobre; Las fundiciones de precisión de aleación de titanio generalmente tienen cuatro pasos de diámetro. Los orificios focales y las orejetas de ranura profunda son muy difíciles de procesar con CNC, y los requisitos de precisión de la construcción, como el ancho de la ranura, la coaxialidad y la apertura, también son muy altos.

El segundo aspecto son las características del blanco del casting. Aunque el tamaño de la pieza en bruto de la fundición de precisión de aleación de titanio se ha fijado básicamente en esta etapa, es difícil controlar el error de precisión durante el proceso de forjado de la fundición de aleación de titanio, por lo que es fácil que aparezca en el proceso de mecanizado CNC posterior. Los dos problemas siguientes:por un lado, es difícil lograr una coordinación efectiva entre la superficie no mecanizada y la superficie mecanizada, y es fácil causar pasos de procesamiento en el proceso de procesamiento, lo que aumenta en gran medida la carga de trabajo real del montador. trabajo de molienda; por otro lado, aumentará el proceso de fundición. El problema de la tolerancia desigual conduce a una deformación grave de las piezas fundidas durante las operaciones de mecanizado CNC.

El tercer aspecto es el análisis de las características de deformación de las piezas. Si la distribución de la tensión de las piezas fundidas de aleación de titanio a gran escala no es uniforme, fácilmente dará lugar a graves problemas de deformación de las piezas fundidas de aleación de titanio. Dado que la mayoría de las fundiciones de precisión de aleación de titanio grandes son estructuras de marco semicerrado y hay pocos soportes internos fuertes, la parte trasera de las fundiciones de precisión también mostrará una estructura abierta, la rigidez de la estructura de la pieza es pobre y hay sin refuerzo para las costillas del proceso. Por lo tanto, es probable que ocurran problemas de deformación como la tensión en el extremo abierto, la dislocación en la dirección de la altura y la flexión del perfil durante el procesamiento. Los principales factores de deformación incluyen la eliminación excesiva de materiales locales y la liberación insuficiente de tensiones internas; después de la fundición en blanco, la distribución de la microestructura de las piezas fundidas de precisión no es lo suficientemente uniforme, lo que genera el problema de la liberación de tensión térmica desequilibrada.

A pesar de estos inconvenientes, existen técnicas que facilitan el mecanizado del titanio.

¿Cuál es el método perfecto para mecanizar titanio?

Sobre la base de las características estructurales de las fundiciones de aleaciones de titanio grandes y las dificultades de procesamiento reales, se formula un plan de tecnología de procesamiento de control numérico específico, que incluye sujeción, posicionamiento rápido, control de deformación y control de precisión dimensional.

Introducción detallada del mecanizado de titanio

El primero es el esquema de aplicación de la tecnología de sujeción. Dado que la parte superior de la estructura de las fundiciones grandes de aleación de titanio se encuentra en su mayor parte en un estado libre, las aberturas en ambos extremos de la fundición y los orificios grandes en el medio tienen una rigidez relativamente débil. Por lo general, es probable que ocurran problemas de vibración durante el mecanizado, lo que afecta negativamente la calidad del mecanizado CNC. Frente a este problema, puede optar por agregar tres juegos adicionales de herramientas de soporte ajustables en la plataforma de mecanizado CNC para mejorar efectivamente la rigidez real de la parte de mecanizado CNC de la fundición de precisión de aleación de titanio para garantizar la calidad de la superficie y el rendimiento de la fundición de precisión. durante el mecanizado CNC. Base.

El segundo es el método de posicionamiento rápido. El trabajo de posicionamiento rápido es establecer un dispositivo de pasador de posicionamiento fijo en la parte de herramientas de la plataforma de procesamiento y establecer una estructura de orificio de posición en la posición correspondiente del jefe técnico del procesamiento de fundición para garantizar que se pueda repetir el orificio y la holgura del eje. para lograr un posicionamiento rápido y preciso durante el proceso de mecanizado CNC. . Al mismo tiempo, el pasador de posicionamiento en el extremo de origen de la herramienta debe diseñarse para que sea cilíndrico, y el pasador de posicionamiento distal debe diseñarse para ser hexagonal, a fin de dejar margen adicional para la deformación del mecanizado de la pieza fundida. la base de una mejor fijación de la fundición de precisión. Sentar las bases para operaciones de sujeción posteriores.

El tercero es el procesamiento de control de deformación. La optimización de las herramientas de corte y los parámetros relacionados son lo primero. Cuando se cortan piezas de fundición de precisión, la fuerza de corte es uno de los factores que tienen el mayor impacto en la calidad de las piezas de fundición de precisión. La fuerza de corte determina en gran medida el calor de corte y la deformación del procesamiento de las fundiciones de aleación de titanio e incluso afecta la eficiencia real del corte. Por lo tanto, en el proceso de trabajo de corte, generalmente se selecciona una herramienta afilada con un borde afilado o un ángulo de inclinación relativamente grande, y se utiliza un método de procesamiento en capas de pequeña profundidad de corte para reducir el problema de deformación de las piezas fundidas de precisión de aleación de titanio durante el CNC. proceso de mecanizado. Probabilidad. El segundo es la realización de un afeitado sin estrés. Bajo la influencia de diversas tensiones de procesamiento, las fundiciones de precisión de aleación de titanio tendrán ciertos problemas de deformación. En este caso, es necesario utilizar sujeción sin estrés y afeitado sin estrés, y otros métodos. Reducir la deformación de las piezas fundidas. Cuando la fundición de precisión de aleación de titanio grande está en un estado libre, la superficie inferior de la protuberancia de posicionamiento está amortiguada por componentes como juntas de cobre para garantizar que las piezas se sujeten sin tensión durante la operación de prensado y la protuberancia de posicionamiento no se deformará , para eliminar el proceso de mecanizado. En el proceso se producen problemas de tensión de sujeción y deformación de fundición.

El cuarto es el esquema de control de precisión dimensional. Antes de que comience el trabajo de mecanizado CNC, es necesario medir exhaustivamente la superficie mecanizada y la superficie no mecanizada para facilitar la inspección de la deformación subsiguiente y el margen de mecanizado y determinar el margen de mecanizado del programa CNC a través de los resultados de la inspección. En el proceso de maquinado CNC real, debido al problema obvio de que el cuchillo cede en la estructura de paredes delgadas de las piezas fundidas de precisión de aleación de titanio a gran escala, la precisión del mecanizado CNC de las piezas fundidas de precisión se ve fácilmente afectada, lo que eventualmente conduce a irregularidades locales y tamaño de fundiciones de precisión. Diferencias, etc.

Características de las piezas de titanio CNC

• Alta resistencia
• Resistencia a la corrosión
• Buena relación resistencia-peso
• Ductilidad
• Buena maquinabilidad
• Opciones de tratamiento de superficie
• Reciclable

Por estas razones, el titanio se usa regularmente en industrias como la aeroespacial, automotriz y médica.

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