Comment usiner parfaitement des pièces en titane de grande taille ?

Le titane peut être usiné CNC comme l'acier inoxydable; comme nous le savons tous, il possède des propriétés matérielles souhaitables et il est également relativement facile à travailler. Au début de l'application de la technologie de moulage de précision en alliage de titane, ce procédé était principalement utilisé pour produire des pièces moulées de précision ordinaires de taille moyenne avec des formes relativement simples. La plupart des pièces moulées de ce type ont une taille inférieure à 500 mm et la plupart des formes sont en forme de tige, en forme de disque, en forme de plan, annulaire, etc. La plupart des épaisseurs de paroi sont comprises entre 6 et 10 mm, telles que tel qu'implanté dans le corps humain. Parmi eux se trouvent les prothèses, les pales du moteur, les entretoises et d'autres structures. Parce qu'il n'y a pas de structures de processus complexes telles que des rainures profondes, des rainures et des nervures, la contrainte structurelle pendant la coulée est relativement faible, l'alimentation est relativement suffisante et le processus de formage de ce type de moulage est relativement simple, de sorte que la qualité de formage peut toujours être maintenu dans des conditions de qualité supérieure. Alors que pour l'usinage CNC de titane de grande taille, l'usinage parfait n'est pas si simple, cet article vous montrera les méthodes détaillées pour réaliser de grandes pièces moulées en titane parfaites.

Avant de connaître les méthodes d'Usinage CNC de précision du titane , tout d'abord, connaissons les types de grande taille. Au fur et à mesure que le titane devenait plus populaire pour ses bonnes caractéristiques, les gens ont commencé à le mettre dans de plus grands moulages complexes à parois minces. Il en existe deux types.

Pièces en titane de taille moyenne à grande

Ce moulage est un type de moulage qui a été continuellement développé pour répondre aux besoins pratiques des applications de l'industrie aérospatiale. Avec le développement progressif du domaine aérospatial, l'application de ce type de technologie de formage par coulée est devenue l'objet de recherche clé de diverses grandes institutions de recherche. La plupart des moulages complexes à paroi mince à grande échelle sont strictement contrôlés à une taille de 500 à 1 000 mm, avec une épaisseur de paroi de 1 à 3 mm, et leur structure est relativement complexe, ce qui la rend très difficile à former.

Pièces en titane de grande taille

Ces pièces moulées ne peuvent être comparées à d'autres pièces moulées dans tous les aspects de la qualité et des performances. La taille de ce type de moulage est généralement supérieure à 1500 mm, l'épaisseur minimale de la paroi est d'environ 1 mm et la masse est généralement d'environ 50 à 1000 kg. Ce type de moulage est souvent utilisé pour remplacer la structure formée par de nombreux assemblages de fixations et de pièces, améliorant ainsi de manière globale la stabilité et la précision de la structure de moulage, réduisant considérablement les coûts et accélérant la production.

Quelle est la méthode conventionnelle pour usiner le gros titane ?

Les procédés d'usinage des alliages de titane impliquent des opérations d'usinage conventionnelles (tournage, surfaçage, découpe à grande vitesse (HSC), fraisage, perçage), des opérations de formage (formage à froid et à chaud; hydroformage, forgeage) et des opérations d'usinage alternatives (découpe laser, -découpe au jet, frittage laser direct de métal). Les opérations d'usinage des alliages de titane sont considérées comme difficiles en raison de leur résistance à la traction relativement élevée, de leur faible rendement ductile, de leur module d'élasticité inférieur de 50 % (104 GPa) et de leur conductivité thermique environ 80 % inférieure à celle de l'acier. Le module d'élasticité inférieur peut provoquer un plus grand effet de "retour élastique" et de déflexion de la pièce. Par conséquent, des configurations plus rigides et des dégagements plus importants pour les outils sont nécessaires.

Pourquoi est-il difficile d'usiner du gros titane ?

Le premier aspect concerne les caractéristiques des moulages de précision en alliage de titane à grande échelle en termes de structure de pièce. Les pièces moulées de précision en alliage de titane à grande échelle sont généralement des pièces intégrales de type cadre. La hauteur libre dans la direction Z est généralement supérieure à 650 mm et la zone pouvant être efficacement supportée à l'intérieur du composant est petite. La rigidité locale de la pièce est relativement mauvaise; la surface de la coulée a relativement de nombreuses structures à parois minces, la majeure partie de l'épaisseur des nervures est de 2 à 3 mm et l'usinabilité est relativement médiocre ; les pièces moulées de précision en alliage de titane ont généralement quatre étapes de diamètre. Les trous focaux et les cosses à rainure profonde sont très difficiles à traiter par CNC, et les exigences de précision de construction telles que la largeur de rainure, la coaxialité et l'ouverture sont également très élevées.

Le deuxième aspect concerne les caractéristiques de l'ébauche du moulage. Bien que la taille de l'ébauche du moulage de précision en alliage de titane ait été fondamentalement fixée à ce stade, il est difficile de contrôler l'erreur de précision pendant le processus de forgeage du moulage en alliage de titane, il est donc facile d'apparaître dans le processus d'usinage CNC ultérieur. Les deux problèmes suivants :d'une part, il est difficile d'obtenir une coordination efficace entre la surface non usinée et la surface usinée, et il est facile de provoquer des étapes de traitement dans le processus de traitement, ce qui augmente considérablement la charge de travail réelle de l'installateur. travaux de meulage; d'autre part, cela augmentera le traitement de la coulée. Le problème de tolérance inégale entraîne de graves déformations des pièces moulées lors des opérations d'usinage CNC.

Le troisième aspect est l'analyse des caractéristiques de déformation des pièces. Si la répartition des contraintes des pièces moulées en alliage de titane à grande échelle n'est pas uniforme, cela conduira facilement à de graves problèmes de déformation des pièces moulées en alliage de titane. Étant donné que la plupart des grandes pièces moulées de précision en alliage de titane sont des structures de cadre semi-fermées et qu'il existe peu de supports internes solides, l'extrémité arrière des pièces moulées de précision présentera également une structure ouverte, la rigidité de la structure de la pièce est médiocre et il y a aucun renfort pour les nervures de processus. Par conséquent, des problèmes de déformation tels que la tension à l'extrémité ouverte, la dislocation dans le sens de la hauteur et la flexion du profil sont susceptibles de se produire pendant le traitement. Les principaux facteurs de déformation comprennent un enlèvement excessif de matériaux locaux et une libération insuffisante des contraintes internes ; après la coulée à blanc, la distribution de la microstructure des pièces moulées de précision n'est pas assez uniforme, ce qui entraîne le problème de la libération de contraintes thermiques déséquilibrées.

Malgré ces revers, il existe des techniques qui facilitent l'usinage du titane.

Quelle est la méthode idéale pour usiner le titane ?

Sur la base des caractéristiques structurelles des grandes pièces moulées en alliage de titane et des difficultés de traitement réelles, un plan de technologie de traitement à commande numérique spécifique est formulé, comprenant le serrage, le positionnement rapide, le contrôle de la déformation et le contrôle de la précision dimensionnelle.

Présentation détaillée de l'usinage du titane

Le premier est le schéma d'application de la technologie de serrage. Étant donné que la partie supérieure de la structure des grandes pièces moulées en alliage de titane est principalement à l'état libre, les ouvertures aux deux extrémités de la pièce moulée et les grands trous au milieu ont une rigidité relativement faible. Habituellement, des problèmes de vibration sont susceptibles de se produire pendant l'usinage, ce qui affecte négativement la qualité de l'usinage CNC. Face à ce problème, vous pouvez choisir d'ajouter trois ensembles supplémentaires d'outils de support réglables sur la plate-forme d'usinage CNC pour améliorer efficacement la rigidité réelle de la partie d'usinage CNC du moulage de précision en alliage de titane afin d'assurer la qualité de surface et les performances du moulage de précision. lors de l'usinage CNC. Socle.

La seconde est la méthode de positionnement rapide. Le travail de positionnement rapide consiste à placer un dispositif de goupille de positionnement fixe sur la partie outillage de la plate-forme de traitement et à définir une structure de trou de position à la position correspondante du patron technique du traitement de coulée pour garantir que le jeu du trou et de l'arbre peut être repris, afin d'obtenir un positionnement rapide et précis pendant le processus d'usinage CNC. . Dans le même temps, la goupille de positionnement à l'extrémité d'origine de l'outillage doit être conçue pour être cylindrique, et la goupille de positionnement distale doit être conçue pour être hexagonale, afin de laisser une tolérance supplémentaire pour la déformation d'usinage de la pièce coulée sur la base d'une meilleure fixation de la coulée de précision. Jeter les bases pour les opérations de serrage ultérieures.

Le troisième est le traitement du contrôle de la déformation. L'optimisation des outils de coupe et des paramètres associés passe avant tout. Lors de la coupe de pièces moulées de précision, la force de coupe est l'un des facteurs qui ont le plus d'impact sur la qualité des pièces moulées de précision. La force de coupe détermine en grande partie la chaleur de coupe et la déformation de traitement des pièces moulées en alliage de titane et affecte même l'efficacité réelle de la coupe. Par conséquent, lors du processus de coupe, un outil tranchant avec une arête vive ou un angle de coupe relativement grand est généralement sélectionné, et une méthode de traitement en couches à faible profondeur de coupe est utilisée pour réduire le problème de déformation des pièces moulées de précision en alliage de titane pendant la CNC. processus d'usinage. Probabilité. La seconde est la réalisation d'un rasage sans stress. Sous l'influence de diverses contraintes de traitement, les pièces moulées de précision en alliage de titane auront certains problèmes de déformation. Dans ce cas, il est nécessaire d'utiliser un serrage sans contrainte et un rasage sans contrainte, ainsi que d'autres méthodes. Réduire la déformation des moulages. Lorsque le grand moulage de précision en alliage de titane est à l'état libre, la surface inférieure du bossage de positionnement est amortie par des composants tels que des joints en cuivre pour garantir que les pièces sont serrées sans contrainte pendant l'opération de pressage, et le bossage de positionnement ne sera pas déformé , afin d'éliminer le processus d'usinage. Des problèmes de contrainte de serrage et de déformation de coulée se produisent au cours du processus.

Le quatrième est le schéma de contrôle de la précision dimensionnelle. Avant le début des travaux d'usinage CNC, il est nécessaire de mesurer la surface usinée et la surface non usinée de manière exhaustive afin de faciliter l'inspection de la déformation ultérieure et de la tolérance d'usinage et de déterminer la tolérance d'usinage du programme CNC à l'aide des résultats de l'inspection. Dans le processus d'usinage CNC actuel, en raison du problème évident du couteau qui cède dans la structure à paroi mince des pièces moulées de précision en alliage de titane à grande échelle, la précision d'usinage CNC des pièces moulées de précision est facilement affectée, ce qui conduit finalement à des irrégularités locales et à la taille de moulages de précision. Différences, etc.

Caractéristiques des pièces en titane CNC

• Haute résistance
• Résistance à la corrosion
• Bon rapport résistance/poids
• Ductilité
• Bonne usinabilité
• Options de traitement de surface
• Recyclable

Pour ces raisons, le titane est régulièrement utilisé dans des secteurs tels que l'aérospatiale, l'automobile et le médical.

Le fabricant professionnel d'usinage CNC en titane - JTR

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