Att bearbeta titan skiljer sig fundamentalt från att bearbeta gjutjärn eller stål. För att uppnå produktiva resultat måste verktygsvalen och processen utformas optimalt. MAPAL har identifierat denna optimala kombination av precision och kostnadseffektivitet.

Materialegenskaperna hos titan används inom många områden som flyg, fordonsindustri och medicinteknik. Materialet är dock notoriskt svårt att bearbeta. Detta beror på dess extremt låga värmeledningsförmåga. Som jämförelse kan nämnas att vid stålbearbetning stannar tio procent av temperaturen i arbetsstycket, 15 procent orsakar påfrestningar på skärverktyget och den överlägset största delen, 75 procent av värmen, överförs till spånen och avlägsnas med dem.

Titan är helt annorlunda då spånen bara absorberar 25 procent av värmen. Merparten av värmen (60 procent) går in i verktyget och orsakar en hög termisk belastning på skäreggen eller skärmaterialet.

Detta leder till avsevärt kortare livslängd.

Skärhastighetens inverkan på slitage

Om skärhastigheten är för låg kan detta leda till lösegg, det vill säga att materialet fastnar – men om skärhastigheten är för hög ökar risken för nötning och tribokemiskt slitage kraftigt och skärmaterialet bränns. Ett sätt att fastställa skäreggens tillstånd är att titta på förlitningens bredd. I ett stationärt område växer den långsamt och kontinuerligt. Om detta område överskrids och bearbetningen går in i transientområdet, uppstår ett snabbt och oöverskådligt fel på skäreggen. Detta händer när den valda skärhastigheten eller matningen är för hög. Det finns en skillnad på upp till 100 procent i verktygslivslängd mellan det stationära och transienta området.

Det är mycket viktigt för MAPAL:s tekniker att hjälpa till att köra in processer, kontrollera bredden på förslitningen och att visa kunden när slutet av det stationära området har nåtts, för pålitliga och optimala livslängder. Som en allmän regel rekommenderar MAPAL att verktyget byts ut när slitaget är cirka 0,2 mm. En hårdmetallfräs kan fortfarande slipas om då, men inte vid högre slitage.
För att säkerställa optimal värmebeständighet använder MAPAL innovativa skärmaterial, det vill säga utvalda hårdmetallsorter och matchande beläggningar som ger så lite friktion som möjligt.

Mikro- och makrogeometrin med extremt positiva verktygsgeometrier, polerade spånytor och åtgärder för effektiv kylning banar väg för kostnadseffektiv bearbetning.

Noggrann balansering av skärdata är dock avgörande för kostnaden för titanbearbetning.

Snabbare betyder inte lägre kostnader per detalj

Vid bearbetning av stål och gjutjärn innebär högre skärhastigheter ofta högre produktivitet och lägre totala kostnader, vilka utgörs av maskinkostnader och verktygskostnader. Maskinkostnaderna blir lägre ju snabbare och effektivare maskinen fungerar. Även om kostnaderna för skärmaterial ökar i detta fall, uppnås ändå ett optimum i termer av totala kostnader vid en relativt hög skärhastighet. Omvänt, när det kommer till titan, är högre skärhastigheter inte lämpliga.

Tobias Gräupel, teknisk expert på vändskärs-verktyg på MAPAL, bevisar detta med en ekonomisk effektivitetsberäkning som optimerar skärdata för titanbearbetning ur kostnadssynpunkt. En fräsoperation med en NeoMill-Titan-2-Corner med fyra skäreggar som bearbetar TiAl6V4 med ett skärdjup på 4 mm och en skärbredd på 24 mm övervägs. En undersökning av olika kombinationer av matningar och skärhastigheter leder till en tydlig rekommendation vad gäller bearbetningsvärdena för titanbearbetning.

Som jämförelse, vid bearbetning av en ståldetalj, resulterade en fördubbling av skärhastigheten från 200 m/min till 400 m/min i en total kostnadsbesparing på 24 procent per detalj.

Vid bearbetning av en detalj i titan ger en ökning av skärhastigheten från 32 m/min till 50 m/min en kostnadsökning på 259 procent.

”En ökning av skärhastigheten återspeglas tydligt i de totala kostnaderna. De skjuter i höjden”, kommenterar Gräupel.

Den optimala kostnaden uppnås med en bearbetning med höga matningar och låga skärhastigheter. Om skärhastigheterna å andra sidan maximerades utöver de höga matningarna skulle kostnaderna bli mer än fyra gånger så höga.

”Dessa ekonomiska effektivitetsberäkningar är avgörande, särskilt för större partistorlekar”, framhåller Gräupel. Vid stora kvantiteter spelar de totala kostnaderna en stor roll när det gäller att fatta investeringsbeslut. Ineffektiva skärdata gör att de totala kostnaderna för titan skjuter i höjden; endast kombinationen av innovativ verktygsteknik och optimal processdesign leder till ett perfekt resultat.

Teknikerna hos MAPAL utnyttjar denna expertis för att hjälpa produktionsledare att uppnå optimala resultat oavsett bearbetnings- och produktionsbatchstorlekar.

För mer information, kontakta oss!