Części ze stopu tytanu obrabiane metodą szwajcarską
Obróbka tytanu wymaga zupełnie innego podejścia. Zbudowaliśmy naszą komórkę CNC typu szwajcarskiego specjalnie z myślą o unikalnych właściwościach tytanu – niskiej przewodności cieplnej, utwardzaniu zgniotowym i szybkim zużyciu narzędzi – aby wytwarzać złożone, precyzyjne części tytanowe, spełniające wymagania kontroli.
Dlaczego tytan jest jednym z najtrudniejszych metali do prawidłowej obróbki
Stopy tytanu to nie tylko „twardsza stal”. Właściwości fizyczne, które czynią tytan cennym materiałem — wysoki stosunek wytrzymałości do masy, odporność na korozję, biokompatybilność — to te same właściwości, które sprawiają, że jest on trudny w obróbce i podatny na defekty, jeśli proces obróbki nie jest dostosowany do jego właściwości.
Większość usterek obróbki tytanu wynika z jednej z czterech głównych przyczyn. Projektujemy parametry procesu, dobór narzędzi i strategię chłodzenia specjalnie pod kątem każdej z nich:
Nadmierne ciepło w strefie cięcia
Przewodność cieplna tytanu wynosi około 1/6 przewodności cieplnej stali. Ciepło wytwarzane podczas cięcia pozostaje na styku narzędzia z przedmiotem obrabianym, zamiast się rozpraszać – przyspieszając zużycie narzędzia, powodując narost na krawędzi i pogarszając integralność powierzchni. Aby to kontrolować, używamy chłodziwa pod wysokim ciśnieniem, kierowanego precyzyjnie na miejsce cięcia.
Utwardzanie przez obróbkę cieplną
Tytan szybko utwardza się pod wpływem sił skrawania. Niewystarczające posuwy lub stępiające się narzędzie powodują utwardzanie materiału przed krawędzią skrawającą, co powoduje coraz trudniejsze – i niedokładne wymiarowo – cięcie. Nasza strategia ścieżki narzędzia zapewnia stałe obciążenie wiórem w całym procesie.
Sprężystość i ugięcie na smukłych częściach
Wysoki stosunek wytrzymałości do sztywności tytanu powoduje, że smukłe elementy uginają się pod wpływem sił skrawania, a następnie powracają do pierwotnego kształtu, co skutkuje uzyskaniem wymiarów zewnętrznych poza tolerancją. Maszyny z przesuwnym wrzeciennikiem typu szwajcarskiego rozwiązują ten problem, podpierając pręt w punkcie cięcia przez tuleję prowadzącą — to najskuteczniejsze rozwiązanie w przypadku długich i cienkich elementów tytanowych.
Ryzyko łatwopalności w przypadku drobnych wiórów
Drobne wióry tytanowe i pył są łatwopalne. Czystość maszyny, protokół zarządzania wiórami i strategia łamania wiórów to wymogi bezpieczeństwa procesu — nie są opcjonalne. Nasze szwajcarskie maszyny generują krótkie, dobrze kontrolowane wióry, które są stale odprowadzane.
Jak radzimy sobie z tymi ograniczeniami
Zalety obróbki tytanu metodą szwajcarską
- Tuleja prowadząca podtrzymuje pręt w punkcie przecięcia — eliminuje ugięcie części o stosunku L/D > 3:1, co jest najczęstszą przyczyną awarii smukłych sworzni i wałów tytanowych
- Krótki, podparty wysięgnik utrzymuje siły skrawania na niskim poziomie — co jest kluczowe dla zapobiegania kaskadowemu utwardzaniu tytanu
- Dedykowana strategia chłodzenia: chłodziwo pod wysokim ciśnieniem na końcówce narzędzia, dopasowane do konkretnego gatunku obrabianego stopu
- Narzędzia z węglika spiekanego pokryte powłoką PVD z zoptymalizowaną geometrią o dodatnim kącie natarcia — zmniejszają siły skrawania i minimalizują wytwarzanie ciepła w porównaniu ze standardowymi płytkami
- Konserwatywne, ale wydajne prędkości posuwu na obrót dobrane do gatunku: Ti-6Al-4V w porównaniu z tytanem komercyjnie czystym gatunku 2 wymagają innych parametrów
- W każdym programie zaprojektowano ścieżkę narzędzia łamiącego wióry — długie wióry tytanowe owijają się wokół narzędzi i powodują ich pękanie; zapobiegamy temu na etapie programowania
- Pomiar w trakcie procesu na krytycznych średnicach — wykrywa dryft cieplny zanim powstanie złom
Gatunki tytanu, które obrabiamy maszynowo
Utrzymujemy dedykowane parametry procesu, specyfikacje narzędzi i protokoły dotyczące chłodziw dla każdego gatunku tytanu. Zrozumienie zachowania się danego gatunku jest warunkiem wstępnym do produkcji spójnych i zgodnych z wymaganiami części.
Ti-6Al-4V
Prawdziwy tytanowy koń pociągowy. 6% aluminium i 4% wanadu tworzy stop alfa-beta o wyjątkowym stosunku wytrzymałości do masy i doskonałej odporności na zmęczenie. Najczęściej stosowany tytan w zastosowaniach lotniczych i medycznych — i najbardziej wymagający pod względem obróbki skrawaniem.
- wytrzymałość na rozciąganie≈ 950 MPa
- Granica plastyczności≈ 880 MPa
- TwardośćTypowo 36 HRC
- Gęstość4.43 g / cm³
- Ocena obrabialności~20% stali 1212
Typowe zastosowania
Komercyjnie czysty tytan
Tytan niestopowy o najwyższej odporności na korozję w rodzinie tytanu. Niższa wytrzymałość niż w przypadku klasy 5, ale doskonała podatność na formowanie i spawanie. Preferowany gatunek do obróbki chemicznej, implantów medycznych wymagających maksymalnej biokompatybilności oraz sprzętu morskiego.
- wytrzymałość na rozciąganie≈ 345 MPa
- Granica plastyczności≈ 275 MPa
- Twardość80 HRB typowo
- Gęstość4.51 g / cm³
- Odporność na korozjęDoskonały (woda morska, kwasy)
Typowe zastosowania
Ti-6Al-4V ELI
Wariant klasy 5 o bardzo niskiej zawartości tlenu, azotu, węgla i żelaza. Ściślejsza kontrola zawartości tlenu, azotu, węgla i żelaza zapewnia lepszą odporność na pękanie i kruche pękanie w niskich temperaturach. Norma dla wszczepialnych wyrobów medycznych, w których trwałość zmęczeniowa pod obciążeniem cyklicznym ma kluczowe znaczenie.
- wytrzymałość na rozciąganie≈ 860 MPa
- Kluczowa zaletaWyższa odporność na pękanie
- StandardASTM F136 (klasa implantologiczna)
- SkrawalnośćPodobnie jak w klasie 5
Typowe zastosowania
Ti-3Al-2.5V
Stop o „połowicznej wytrzymałości”, który łączy wytrzymałość klasy 5 z odpornością na korozję klasy 2. Lepsza podatność na formowanie na zimno niż Ti-6Al-4V i nieco łatwiejsza obróbka skrawaniem. Szeroko stosowany w rurach hydraulicznych, ramach rowerowych i systemach płynów lotniczych, gdzie waga i odporność na korozję mają znaczenie oprócz wytrzymałości.
- wytrzymałość na rozciąganie≈ 620 MPa
- Kluczowa zaletaDobra podatność na formowanie na zimno
- SkrawalnośćLepsze niż klasa 5
Typowe zastosowania
Dlaczego warto wybrać obróbkę szwajcarską tytanu?
Obróbka metodą szwajcarską wrzeciennika przesuwnego to nie tylko preferencja stylistyczna — w przypadku określonych geometrii części tytanowych jest to technicznie poprawny proces. Oto dlaczego domyślnie stosujemy obróbkę szwajcarską w przypadku większości precyzyjnych części tytanowych:
Tuleja prowadząca eliminuje ugięcie
Pręt przechodzi przez tuleję prowadzącą o małej tolerancji, która podtrzymuje go w odległości ułamków milimetra od strefy cięcia. W przypadku tytanu – który charakteryzuje się wysokim stosunkiem modułu do wytrzymałości, powodującym ugięcie sprężyste pod wpływem obciążeń skrawających – nie jest to opcjonalne w przypadku smukłych elementów.
Krótki wysięg narzędzia zmniejsza drgania
Drgania podczas obróbki tytanu przyspieszają wykładniczo zużycie narzędzi i pozostawiają charakterystyczne wzory na powierzchni, które powodują powstawanie miejsc zmęczeniowych. Minimalna geometria wysięgu obróbki szwajcarskiej zapewnia sztywność systemu i ogranicza drgania w całym cyklu skrawania.
Narzędzia robocze do kompletnej części w jednym ustawieniu
Nasze maszyny CITIZEN Swiss posiadają narzędzia do frezowania, wiercenia, gwintowania i wiercenia krzyżowego na wrzecionie pomocniczym. Tytanowy element z toczoną średnicą zewnętrzną, otworami wierconymi krzyżowo i frezowanymi powierzchniowo elementami jest obrabiany w jednym cyklu — bez konieczności ponownego mocowania, które mogłoby prowadzić do błędów pozycjonowania.
Stała kontrola wiórów przy małych średnicach
Maszyny szwajcarskie generują krótkie, przewidywalne wióry w przypadku tytanowych elementów o małej średnicy. Długie, nitkowate wióry – powszechne w konwencjonalnych tokarkach CNC do obróbki tytanu – owijają się wokół narzędzi i powodują nagłe pękanie narzędzi oraz uszkodzenie przedmiotu obrabianego. Nasza strategia łamania wiórów jest wbudowana w parametry skrawania.
Porównanie procesów dla części tytanowych o małej średnicy (< Ø25 mm):
| Zdolność | Szwajcarska maszyna CNC | Konwertowana tokarka CNC |
|---|---|---|
| Kontrola ugięcia smukłej części | ✓ Doskonały | Ograniczony |
| Tłumienie drgań | ✓ Wysoka sztywność | Zależny od narzędzi |
| Kompletna część w jednym ustawieniu | ✓ Narzędzia na żywo | Wiele operacji |
| Kontrola chipa na Ti | ✓ Krótkie wióry | Długie struny |
| Min. średnica pręta | Ø0.5 mm | Typowo Ø5+ mm |
| Wykończenie powierzchni Ra | ≤ 0.8 µm | 1.6 μm typowo |
| Powtarzalność konfiguracji | ± 0.005 mm | ±0.010 mm typowo |
W przypadku części o średnicy zewnętrznej powyżej Ø32 mm przechodzimy na nasze centra tokarsko-frezarskie ze stałym wrzeciennikiem (platformy CITIZEN BNC40# i MAZAK), w których średnica pręta przekracza zakres szwajcarskich tulei prowadzących.
Maszyny, których używamy do obróbki tytanu
Nie każda szwajcarska maszyna w naszej komórce przetwarza tytan — programy tytanowe przypisujemy do platform, na których zweryfikowaliśmy możliwości procesu, skalibrowaliśmy narzędzia i zaprojektowaliśmy system dostarczania chłodziwa dla danego materiału. Oto te maszyny:
Przesuwna głowica szwajcarska — seria A20
Nasza podstawowa platforma do obróbki prętów tytanowych o średnicy do Ø25 mm. Geometria tulei prowadzącej i możliwość stosowania chłodziwa pod wysokim ciśnieniem sprawiają, że A20 jest naturalnym wyborem do obróbki smukłych elementów ze stopów Ti-6Al-4V i Grade 2.
- Pojemność baruØ0.5 – 25 mm
- Tolerancja na Ti± 0.005 mm
- Oprzyrządowanie na żywoFrezowanie, wiercenie, gwintowanie
- Płyn chłodzącyWysokie ciśnienie skierowane na cięcie
Przesuwna głowica szwajcarska — seria A16
Obejmuje mikrokońcówki tytanowych prac szwajcarskich — kołki pogo, śruby łączników implantów dentystycznych i trzonki kotwiące w kości o średnicy 0.5–15 mm. Sztywność małego pręta A16 jest wyjątkowa w przypadku drobnych elementów tytanowych.
- Pojemność baruØ0.5 – 15 mm
- Tolerancja na Ti± 0.005 mm
- Idealne gatunki TiKlasa 2, Klasa 23 ELI
Tokarka CNC typu szwajcarskiego — B206
Maszyna B206 firmy Tsugami zapewnia wysoką sztywność podawania prętów i precyzyjną kontrolę podwrzeciona — doskonale nadaje się do obróbki tytanowych części medycznych, w których integralność powierzchni i powtarzalność wymiarów mają kluczowe znaczenie.
- Pojemność baruØ1 – 20 mm
- Tolerancja na Ti± 0.005 mm
- Idealne gatunki TiTi-6Al-4V, gatunek 23
Głowica stała tokarsko-frezarska — BNC 40#
Gdy średnica zewnętrzna elementu tytanowego przekracza zakres tulei prowadzących Swiss, przejmuje ją BNC40#. Obejmuje pręty tytanowe o średnicy Ø5–120 mm z pełną możliwością frezowania na żywo w osi Y w przypadku elementów niecentralnych.
- Pojemność baruØ5 – 120 mm
- Tolerancja na Ti± 0.005 mm
- Oprzyrządowanie na żywoWłącznie z frezowaniem w osi Y
Centra tokarsko-frezarskie wieloosiowe
Platformy tokarsko-frezarskie MAZAK umożliwiają obróbkę najbardziej skomplikowanych geometrycznie części tytanowych — korpusów zaworów o wielu funkcjach, kołnierzy i wsporników konstrukcyjnych, które oprócz toczenia wymagają obróbki 5-osiowej.
- ustawienie5-osiowe jednoczesne
- Idealne dlaZłożone elementy konstrukcyjne Ti
- Tolerancja± 0.005 mm
Honowanie i wykańczanie powierzchni otworów tytanowych
Wykańczanie otworów po obróbce skrawaniem elementów tytanowych za pomocą naszych honownic ściernych Sunnen. Krytyczne dla otworów w kanałach przepływu cieczy w tytanowych częściach medycznych i lotniczych wymagających Ra ≤ 0.2 μm.
- PrzetwarzanieHonowanie ścierne + wytłaczanie
- Wykończenie powierzchniRa ≤ 0.2 μm osiągalne
- Wyposażenie5× Honownice Sunnen
Parametry cięcia tytanu, w ramach których pracujemy
Oto zakresy procesów, w których pracujemy dla Ti-6Al-4V na platformach szwajcarskich. Stopy Grade 2 i Grade 23 mają osobne arkusze parametrów — poproś o nie podczas przeglądu DFM.
Wyższe prędkości powodują wykładnicze przyspieszenie zużycia narzędzia.
Zbyt niska → umocnienie przez obróbkę; zbyt wysoka → drgania.
Utrzymywana na stałym poziomie, aby zapobiec ocieraniu.
Chłodziwo zalewowe nie jest wystarczające dla Ti.
Koszty oprzyrządowania są uwzględniane w każdej ofercie Ti.
≤ 0.2 μm po elektropolerowaniu lub honowaniu.
Ważne dla kupujących: Koszty obróbki tytanu są znacznie wyższe niż stali czy aluminium. Element z Ti-6Al-4V, pracujący z prędkością 40 m/min, zużywa około 5 razy więcej narzędzi niż stal nierdzewna 303. Uwzględniamy to w przejrzysty sposób w cenach — nasze wyceny na obróbkę tytanu zawierają koszt obróbki jako oddzielną pozycję, dzięki czemu rozumiesz, za co płacisz. Nie zaniżamy cen tytanu, aby pozyskać klientów, a następnie dostarczamy elementy o niskiej jakości powierzchni lub poza tolerancją, ponieważ proces był niedofinansowany.
Części tytanowe, w których się specjalizujemy
Obróbka szwajcarska jest najbardziej opłacalna w przypadku części obrotowo-symetrycznych o średnicy poniżej Ø32 mm. Oto rodziny części, które najczęściej produkujemy z tytanu:
Wały i sworznie
Precyzyjnie toczone wały ze szlifowaną lub honowaną średnicą zewnętrzną, barkami i gwintowanymi końcami. Tuleja prowadząca jest tutaj niezbędna — tolerancja średnicy zewnętrznej ±0.005 mm na całej długości.
- Zakres średnicy zewnętrznej: Ø1–25 mm
- Współczynnik L/D do 50:1
- Tolerancja średnicy zewnętrznej ±0.005 mm
- Typowy gatunek: Ti-6Al-4V, klasa 2
Śruby kostne i łączniki implantów
Zgodny z normą ASTM F136 Ti-6Al-4V ELI lub klasa 23. Profile gwintów samogwintujących, wgłębienia na wkręty (Torx, sześciokątne, Phillips) oraz wymagania dotyczące wykończenia powierzchni zgodnie ze specyfikacją implantu.
- Średnica: typowo Ø1.0–8.0 mm
- Materiał: ELI klasy 23 / 5
- Formy nici: korowa, gąbczasta, szypułkowa
- Powierzchnia: obrobiona Ra ≤ 0.8 μm
Elementy złączne i tuleje lotnicze
Produkcja śrub lotniczych, śrub pasowanych, tulei i tulei dystansowych o małej tolerancji wymiarowej, z certyfikatem AS9100D. Pełna kontrola pierwszego artykułu, identyfikowalność partii i certyfikacja materiałów.
- Gatunek: Ti-6Al-4V zgodnie z normą AMS 4928
- Tolerancja gwintu: Klasa 3A/3B
- Śledzenie partii: Pełny pakiet certyfikatów
- Inspekcja: FAIR zgodnie z AS9102
Korpusy zaworów i elementy kolektorów
Korpusy zaworów z tytanu do mediów korozyjnych, transportu płynów i zastosowań wymagających wysokiej czystości. Wiercenie poprzeczne, wykonywanie otworów i formowanie gniazd w jednym cyklu szwajcarskim lub tokarsko-frezarskim.
- Zakres średnicy zewnętrznej: Ø8–120 mm
- Wykończenie otworu: Ra ≤ 0.4 μm
- Typowy gatunek: Stopień 2, Ti-3Al-2.5V
- Cechy: Porty z otworami krzyżowymi, gwinty NPT
Komponenty implantów stomatologicznych
Korpusy implantów, śruby łącznikowe, nakrętki gojące i śruby zamykające w klasie 4 lub 23. Geometrie wewnętrznego sześciokąta, stożka Morse’a i zewnętrznego sześciokąta — tolerancja ±0.003 mm na krytycznych powierzchniach dopasowania.
- Średnica: typowo Ø3.0–6.0 mm
- Materiał: Stopień 4 CP Ti lub Stopień 23
- Interfejs: ±0.003 mm na stożku Morse’a
- Powierzchnia: obrobiona Ra ≤ 0.4 μm
Obudowy czujników i korpusy instrumentów
Lekkie obudowy tytanowe, korpusy czujników ciśnienia i obudowy urządzeń, w przypadku których niemagnetyczne właściwości tytanu lub odporność na korozję decydują o wyborze materiału zamiast aluminium lub stali nierdzewnej.
- Zakres średnicy zewnętrznej: Ø5–80 mm
- Gwintowanie: M2–M64, UN, NPT
- Typowy gatunek: Ti-6Al-4V
- Cechy: radełkowanie, rowki na pierścienie uszczelniające, spłaszczenia
Gdzie trafiają nasze części tytanowe
Nasza praca z tytanem ma charakter wyłącznie przemysłowy i charakteryzuje się wysoką niezawodnością. Nie obrabiamy maszynowo produktów konsumenckich z tytanu. Każda z poniższych aplikacji przedstawia sytuację, w której awaria części ma realne konsekwencje.
Komponenty konstrukcyjne i krytyczne dla lotu
Certyfikat AS9100D. Wysoki stosunek wytrzymałości do masy sprawia, że tytan jest standardem w elementach mocujących płatowca, elementach mocujących, sworzniach napędowych i elementach podwozia. Produkujemy zgodnie z normą AMS 4928 (Ti-6Al-4V) z pełną kontrolą jakości i identyfikowalnością materiałów.
Sprzęt implantowalny i chirurgiczny
Biokompatybilność tytanu jest niezrównana wśród metali konstrukcyjnych. Obrabiamy tytan Ti-6Al-4V ELI (klasa 23) do implantów zgodnie z normą ASTM F136, tytan klasy 2 CP zgodnie z normą ASTM F67 oraz tytan klasy 4 do elementów stomatologicznych. Naszym priorytetem jest jakość wykończenia powierzchni i powtarzalność wymiarów.
Sprzęt płynny odporny na korozję
Odporność tytanu klasy 2 na korozję w kwasach utleniających, chlorze i wodzie morskiej sprawia, że jest to materiał pierwszego wyboru do korpusów zaworów, złączek i rozdzielaczy w przetwórstwie chemicznym, systemach offshore i systemach o wysokiej czystości.
Lekkie systemy konstrukcyjne i mocujące
Tytanowe elementy złączne, elementy zawieszenia i osprzęt układu napędowego, gdzie liczy się każdy gram. Produkujemy zgodnie z normami AMS 4928 i AMS 4931 do zastosowań w sportach motorowych, z wąską tolerancją skoku gwintów.
Wykańczanie powierzchni części tytanowych
Powierzchnia po obróbce mechanicznej to zaledwie punkt wyjścia dla wielu zastosowań tytanu. Koordynujemy następujące procesy wykończeniowe, zapewniając pełną identyfikowalność partii:
Pasywacja
Tytan naturalnie tworzy stabilną warstwę tlenku, ale kontrolowana pasywacja – zazwyczaj kwasem azotowym lub cytrynowym zgodnie z normą ASTM A967 – zapewnia spójną, powtarzalną warstwę pasywną. Standard dla tytanowych części medycznych i lotniczych.
Norma medyczna / lotniczo-kosmiczna
Elektropolerowanie
Elektrochemiczne usuwanie mikroskopijnej warstwy powierzchniowej w celu uzyskania lustrzanego wykończenia i poprawy odporności na korozję. Możliwy do osiągnięcia współczynnik Ra ≤ 0.2 μm. Stosowany do powierzchni mających kontakt z płynami i implantów.
Ra ≤ 0.2 μm
Honowanie ścierne
Do powierzchni otworów w tytanowych korpusach zaworów, cylindrach siłowników i elementach toru przepływu cieczy. Honownice Sunnen na miejscu. Geometria otworu (okrągłość, walcowość) poprawia się jednocześnie z jakością wykończenia powierzchni.
Wykańczanie otworów
Anodowanie (typ II)
Anodowanie tytanu zapewnia dekoracyjny kolor poprzez grubą warstwę tlenku, a nie barwnika. Anodowanie typu II nieznacznie zwiększa twardość powierzchni. Stosowane do narzędzi chirurgicznych, zestawów próbnych implantów i sprzętu sportowego.
Dostępne kodowanie kolorami
Powłoka PVD
Powłoki z fizycznego osadzania z fazy gazowej (TiN, TiCN, AlTiN) nakładane na narzędzia i elementy odporne na zużycie z tytanu w celu zwiększenia twardości powierzchni i zmniejszenia współczynnika tarcia. Współpraca odbywa się za pośrednictwem naszej sieci partnerskiej.
Odporność na zużycie
Śrutowanie paciorków szklanych
Jednolite matowe wykończenie części tytanowych zapewniające spójny wygląd i delikatne gratowanie. Powszechnie stosowane do korpusów instrumentów chirurgicznych i elementów konstrukcyjnych w przemyśle lotniczym, które będą poddawane kontroli wizualnej w terenie.
Jednolite matowe wykończenie
Uwaga dotycząca kruchości wodorowej
Stopy tytanu — szczególnie Ti-6Al-4V — są podatne na kruchość wodorową w wyniku niektórych procesów galwanizacji i czyszczenia kwasem. Nie stosujemy procesów galwanizacji elektrolitycznej (niklowanie, chromowanie twarde, kadmowanie) na elementach tytanowych bez uprzedniej analizy technicznej. Jeśli na rysunku jest określona powłoka, która wiąże się z ekspozycją na wodór, zaznaczymy to podczas analizy DFM i omówimy alternatywne rozwiązania.
Jak kontrolujemy i certyfikujemy części tytanowe
Części tytanowe wymagają dyscypliny kontroli wykraczającej poza pomiary wymiarowe. Weryfikacja materiałów, integralność powierzchni i dokumentacja procesów wymagają szczegółowych kontroli, które stosujemy przy każdym zamówieniu:
AS9100D — System zarządzania jakością w lotnictwie i kosmonautyce
Kontrola pierwszego artykułu zgodnie z normą AS9102, śledzenie partii, kontrola konfiguracji i pełna dokumentacja niezgodności dla całej produkcji tytanowej do zastosowań lotniczych.
IATF 16949:2016 — System zarządzania jakością w motoryzacji
Dokumentacja PPAP, FMEA i SPC dostępne dla programów badań tytanu w motoryzacji. Poziom PPAP 3 jako standard; inne poziomy na życzenie.
Certyfikacja materiałów
Certyfikaty hutnicze z możliwością śledzenia numeru wytopu/partii, dołączane do każdego zamówienia tytanu. Certyfikaty AMS 4928, ASTM F136, ASTM F67 i ASTM B265 są zachowywane dla każdego gatunku.
Weryfikacja materiałów XRF
Seiko SII SEA1000A – fluorescencja rentgenowska na miejscu w celu pozytywnej identyfikacji materiału (PMI) – weryfikujemy zgodność stopu z certyfikatem walcowni przed wprowadzeniem pręta do maszyny.
Sprzęt inspekcyjny używany do części tytanowych
- Mitutoyo CMM (3-współrzędna) ±0.001 mm · Japonia
- Miernik chropowatości Mitutoyo Weryfikacja wykończenia powierzchni Ra
- Rational 2D / 2.5D Optical ±0.001 mm · 4 jednostek
- Analizator XRF Seiko SII Weryfikacja PMI / stopu
- Automatyczny sorter RKE CCD ±0.002 mm · 6 jednostek
- Wysokościomierz Mitutoyo ±0.001 mm · Japonia
- Twardościomierz Vickersa Weryfikacja po obróbce cieplnej
Obróbka tytanu metodą szwajcarską — często zadawane pytania
Trzy czynniki kosztotwórcze odróżniające tytan od stali nierdzewnej: (1) Trwałość narzędzi. Obrabialność stali Ti-6Al-4V wynosi około 20% obrabialności stali automatowej 1212 — płytki zużywają się 5–10 razy szybciej niż w przypadku stali nierdzewnej 303. (2) Prędkość skrawania. Tytan musi być obrabiany przy znacznie niższych prędkościach skrawania, aby zapobiec gromadzeniu się ciepła. Wolniejsze skrawanie oznacza dłuższe cykle obróbki na tej samej maszynie. (3) Wymagania dotyczące chłodziwa pod wysokim ciśnieniem. Standardowe chłodziwo zalewowe jest niewystarczające dla tytanu — wymagane jest doprowadzanie pod wysokim ciśnieniem (50–70 barów), co wymaga specyficznych możliwości maszyny. Jesteśmy transparentni w kwestii tych kosztów: nasze wyceny tytanu osobno wyszczególniają materiał, narzędzia, czas cyklu i wykończenie, dzięki czemu dokładnie wiesz, co wpływa na cenę.
Oba gatunki bazują na tym samym stopie (6% aluminium, 4% wanadu), ale gatunek 23 ELI – Extra Low Interstitial – charakteryzuje się ściślejszymi ograniczeniami zawartości tlenu (maks. 0.13% w porównaniu z 0.20%), azotu, węgla i żelaza. Te ściślejsze limity poprawiają odporność na pękanie, odporność na propagację pęknięć zmęczeniowych oraz ciągliwość w niższych temperaturach. Gatunek 23, zgodnie z normą ASTM F136, jest standardem dla wszczepialnych urządzeń medycznych, w których cykliczne obciążenia przez lata użytkowania sprawiają, że inicjacja i propagacja pęknięć są krytyczne. W przypadku konstrukcyjnych części lotniczych standardowy gatunek 5 jest zazwyczaj wystarczający. Posiadamy w magazynie lub zaopatrujemy się w oba gatunki i doradzimy w wyborze podczas przeglądu DFM.
Tak. W stanie surowym osiągamy Ra ≤ 0.8 μm na powierzchniach tytanowych. Dzięki elektropolerowaniu osiągamy Ra ≤ 0.2 μm. W przypadku wymagań dotyczących tekstury powierzchni implantu (takich jak określone zakresy Ra dla osteointegracji na korpusach implantów), możemy skoordynować kontrolowane piaskowanie, trawienie kwasem lub elektropolerowanie do określonego profilu tekstury. Wszystkie prace wykończeniowe wykonujemy z zachowaniem identyfikowalności partii, a dokumentację procesu wykończenia dostarczamy wraz z dostawą. Uwaga: weryfikacja jakości powierzchni tytanu odbywa się za pomocą naszego profilometru Mitutoyo 178-560 — nie polegamy na ocenie wizualnej.
Standardowo obrabiamy: AMS 4928 (pręty i kęsy Ti-6Al-4V, przemysł lotniczy), ASTM F136 (Ti-6Al-4V ELI do implantów chirurgicznych), ASTM F67 (niestopowy tytan klasy 1, 2, 3, 4 do implantów chirurgicznych), ASTM B265 (taśmy, arkusze i płyty tytanowe), AMS 4931 (pręty wyżarzane Ti-6Al-4V). Certyfikaty materiałowe zgodne z tymi normami są dołączane do każdego zamówienia. Jeśli na rysunku podano specyfikację, której tutaj nie ma, prosimy o kontakt – przed wyceną zweryfikujemy nasze możliwości pozyskania materiałów.
Na miejscu korzystamy z analizatora fluorescencji rentgenowskiej (XRF) Seiko SII SEA1000A, aby przeprowadzić pozytywną identyfikację materiału na przychodzących prętach tytanowych, zanim trafią one do komory obróbczej. Analiza XRF potwierdza zgodność składu pierwiastkowego z certyfikatem walcowni, co pozwala wykryć pomyłki w zakresie gatunków, które mogłyby skutkować niezgodnością części w krytycznych zastosowaniach. Dokumentacja PMI jest przechowywana wraz z dokumentacją partii i na życzenie może zostać dołączona do przesyłki.
Nie ma ustalonego minimum. Prototypy w ilości 5–20 sztuk są powszechne w przypadku części tytanowych w fazie rozwoju, szczególnie dla klientów z branży urządzeń medycznych i przemysłu lotniczego, którzy potrzebują pierwszych egzemplarzy przed podjęciem decyzji o produkcji seryjnej. W przypadku części produkowanych w dużych ilościach (tysiące sztuk), ceny są odpowiednio skalowane. Ponieważ tytan wiąże się z istotnymi kosztami przygotowania materiałów i oprzyrządowania, cena jednostkowa prototypu jest wyższa niż cena produkcyjna — wyraźnie informujemy o tym w ofertach, aby umożliwić Państwu prawidłowe zaplanowanie budżetu na rozwój.
Tak, i zdecydowanie zalecamy to rozwiązanie do obróbki tytanu. Problemy z DFM tytanu, które często pojawiają się na rysunkach, obejmują: tolerancje określone do ±0.002 mm dla elementów, które tego nie wymagają (zwiększanie kosztów bez korzyści jakościowych), oznaczenia wykończenia powierzchni węższe niż wymaga tego zastosowanie, gwinty o niewystarczającym promieniu rdzenia (koncentracja naprężeń w materiale wrażliwym na zmęczenie) oraz oznaczenia materiału, które nie rozróżniają klasy 5 i 23, gdy zastosowanie wymaga materiału na implanty. Nasza analiza DFM jest oferowana bezpłatnie w ramach procesu wyceny.
Tytan jest spawalny, ale wymaga osłony gazem obojętnym (argonem) podczas i po spawaniu, aby zapobiec utlenianiu – nawet na spodniej stronie spoiny. Koordynujemy spawanie wiązką elektronów (EBW) za pośrednictwem naszej sieci partnerskiej dla zespołów tytanowych, w których zanieczyszczenia pochodzące ze spawania konwencjonalnego są niedopuszczalne. Spawanie EBW odbywa się w próżni, zapewniając czyste, wąskie spoiny z minimalną strefą wpływu ciepła – co doskonale sprawdza się w przypadku zespołów tytanowych o wąskich tolerancjach. Jeśli Twoje elementy tytanowe wymagają łączenia po obróbce skrawaniem, omów to na etapie projektowania i produkcji (DFM), aby uwzględnić to w kolejności obróbki i planie wymiarowym.
Chcesz omówić swoje wymagania dotyczące obróbki tytanu?
Prześlij nam swój rysunek lub opisz swoją część. Przeanalizujemy ją pod kątem problemów z DFM specyficznych dla tytanu i prześlemy wycenę w ciągu 24–48 godzin. Nie wymagamy żadnych zobowiązań na etapie wyceny.
- Ti-6Al-4V, stopień 2, stopień 23 ELI — wszystkie magazynowane lub dostarczane z certyfikatami
- Obróbka szwajcarska Ø0.5–32 mm, toczenie-frezowanie do Ø150 mm
- Certyfikat AS9100D — możliwość śledzenia w lotnictwie i kosmonautyce
- ASTM F136 / F67 — dokumentacja klasy implantologicznej
- Pozytywna identyfikacja materiału metodą XRF na wszystkich prętach tytanowych
- Pierwszy artykuł + raport CMM przed wydaniem produkcyjnym