Kuasai Pemesinan CNC Titanium:Tip, Tantangan, dan Nilai Material

Titanium adalah bahan permesinan CNC yang luar biasa. Ini dapat menahan suhu tinggi dan tahan terhadap korosi kimia. Selain itu, ringan dengan beberapa kualitas lainnya, menjadikannya unik dan diminati oleh produsen.

Suku cadang titanium yang dikerjakan dengan mesin CNC sangat tahan lama, namun pengerjaan titanium dapat menjadi tantangan karena kekuatan tariknya yang tinggi. Dalam artikel ini, kami akan memberikan informasi hebat tentang pemesinan titanium CNC, cara memilih alat pemotong yang tepat untuk pemesinan titanium, dan tips berguna untuk memastikan keberhasilan pemesinan.

Mengapa Memilih Titanium untuk Suku Cadang Mesin CNC?

Manfaat utama titanium CNC sebagai bahan manufaktur mencakup biokompatibilitasnya yang unggul, tingkat ketahanan korosi yang tinggi, dan rasio kekuatan terhadap berat tertinggi dibandingkan logam apa pun. Logam ini juga memiliki keuletan yang sangat baik dan kemampuan mesin yang baik. Alasan lain memilih titanium untuk suku cadang pemesinan CNC meliputi:

• Daya Tahan:Titanium sangat tahan lama dan ideal untuk pembuatan komponen mesin CNC yang mengalami kondisi kerja yang keras atau ekstrem.
• Non-magnetik:Logam ini tidak memiliki karakteristik magnetik. Ia juga memiliki ketahanan oksidasi yang sangat baik, sehingga membuatnya tahan terhadap gaya korosif.
• Tidak beracun:Titanium tahan korosi, memiliki biokompatibilitas tinggi, dan sifat tidak beracun sehingga ideal untuk digunakan dalam industri medis.

Kualitas titanium ini menjadikannya dapat diterapkan di berbagai industri, termasuk industri dirgantara, medis, dan otomotif.

Tantangan yang Perlu Dipertimbangkan Saat Melakukan Pemesinan Titanium

Meskipun titanium CNC adalah material yang bagus untuk banyak kegunaan, produsen sering kali mengalami tantangan saat mengerjakannya. Tantangan tersebut antara lain;

Reaktivitas Kimia Tinggi dan Rasa Sakit

Saat mengerjakan paduan titanium, beberapa gas dapat bereaksi dengannya, sehingga menyebabkan masalah seperti oksidasi permukaan dan penggetasan. Hal ini dapat melemahkan komponen dan mengurangi ketahanan terhadap korosi.

Selain itu, logam ini memiliki modulus elastisitas yang rendah dibandingkan dengan kekuatannya yang tinggi, sehingga menjadikannya bahan yang bergetah untuk dikerjakan. Karena bersifat kenyal, titanium dapat menempel pada alat pemotong CNC, sehingga mengakibatkan kegagalan dan kerusakan. Selain kerusakan alat, kerusakan sering kali menurunkan kualitas permukaan akhir titanium.

Penumpukan Panas dan Gaya Pemotongan

Mempertahankan suhu dingin saat mengerjakan titanium adalah salah satu tantangan tersulit. Alasannya adalah titanium memiliki konduktivitas termal yang rendah, yang menyebabkan benda kerja logam menumpuk panas saat perkakas bekerja dengan cepat. Bahan ini lebih cepat aus dan dapat berdampak negatif pada kualitas permukaan potongan jika tidak ditangani, terutama saat mengerjakan paduan titanium yang lebih keras.

Menggunakan beban chip yang lebih besar dan RPM yang lebih rendah pada mesin CNC sangat penting untuk paduan titanium yang lebih keras ini. Cairan pendingin bertekanan tinggi juga dapat membantu alat pemotong Anda bekerja lebih efisien dan menghasilkan potongan titanium dengan kualitas lebih tinggi.

Selain itu, paduan titanium memerlukan gaya potong yang tinggi, sehingga sulit untuk dipotong. Gaya pemotongan ini sering kali menyebabkan keausan pahat, komponen rusak, dan getaran tinggi, sehingga berdampak pada kualitas produk dan penyelesaian permukaan.

Tekanan Residu dan Pengerasan

Karena struktur kristalnya, paduan titanium tidak terlalu fleksibel, sehingga dapat menyebabkan masalah selama pemesinan. Struktur kristalnya dapat meningkatkan gaya pemotongan selama pemesinan, mengurangi kemudahan pemesinan, dan meningkatkan kemungkinan tegangan sisa. Ketegangan ini dapat menyebabkan posisi terpelintir, retak, atau bertahan lebih lama.

Tips Berguna untuk Pemesinan Titanium

Banyak bengkel mesin yang ragu untuk menggunakan material mutakhir ini karena kesulitan dalam pemesinan titanium. Namun, karena kualitasnya yang luar biasa, banyak produsen memilih menggunakan titanium untuk memproduksi suku cadang berkualitas tinggi. Untungnya, ahli mesin dan produsen perkakas CNC telah mengembangkan tips berguna tentang mesin titanium.

Kencangkan Komponen dengan Aman

Apa pun yang dapat Anda lakukan untuk mengurangi getaran akan membuat pemesinan titanium lebih mudah karena titanium sudah rentan menimbulkan obrolan alat. Untuk mencegah defleksi pada benda kerja, kencangkan bagian-bagiannya dengan kencang. Selain itu, gunakan mesin CNC terbaik dengan pengaturan perkakas yang sangat kaku. Untuk meminimalkan defleksi pahat, Anda bahkan dapat mempertimbangkan untuk menggunakan pahat pemotong yang lebih pendek.

Pilih Alat Pemotong yang Tepat

Karena meningkatnya permintaan akan titanium, pembuat perkakas mengembangkan strategi baru untuk meningkatkan kemampuan mesin titanium. Alat pemotong dengan lapisan berbahan titanium karbo-nitrida (TiCN) atau titanium aluminium nitrida (TiAlN) yang tahan panas dapat bertahan lebih lama.

Secara keseluruhan, masinis harus memilih perkakas khusus titanium dengan kualitas unggul dan secara teratur memeriksa serta mengganti peralatan yang sudah usang. Selain itu, pertimbangkan untuk menggunakan pahat dengan diameter lebih kecil dan tepi tajam lebih banyak untuk membantu memastikan laju pelepasan benda kerja tetap stabil sekaligus membatasi penumpukan panas.

Pertimbangkan Parameter Pemotongan

Kontrol suhu harus digunakan dengan hati-hati saat mengerjakan titanium. Mengaplikasikan cairan pendingin yang stabil dan bertekanan tinggi yang diarahkan ke bagian pemotongan adalah salah satu cara paling mudah untuk menjaga benda kerja dan perkakas tetap dingin. Chip tidak akan menempel pada peralatan permesinan Anda jika Anda meledakkannya keluar dari area pemotongan.

Selain itu, saat bekerja dengan titanium, penting untuk mempertimbangkan laju pengumpanan, kecepatan spindel, dan beban chip. Hal ini berarti membatasi tekanan pada peralatan dan perlengkapan dan menghindari tinggal terlalu lama di satu tempat. Strategi pemotongan alternatif, seperti meningkatkan kedalaman pemotongan aksial sekaligus mengurangi keterlibatan radial, mungkin juga perlu diselidiki untuk meningkatkan efektivitas pemotongan dan menurunkan suhu pemesinan.

Mencegah Panas Berlebih Dengan Menggunakan Sistem Pendingin Bertekanan Tinggi

Finishing titanium memerlukan persentase yang sangat kecil dari radius sentuhan alat, sangat tajam, dan sangat sedikit pemakanan per gigi. Tapi, hal itu akan menyebabkan panas sulit dihilangkan dari area kerja. Jika dibiarkan, hal ini pada akhirnya akan merusak alat pemotong kita, dan efek panas akan mempersulit pemeliharaan toleransi. Oleh karena itu, saat memotong titanium, gunakan pengaturan cairan pendingin terbaik.

Bantuan yang efektif adalah sistem pendingin bertekanan tinggi. Spindel juga penting, tergantung pada aplikasinya. Meningkatkan konsentrasi cairan pendingin juga terbukti bermanfaat saat bekerja dengan titanium.

Kelas Titanium yang Berbeda untuk Pemesinan CNC

Ada berbagai tingkatan titanium dan jenis paduan titanium, masing-masing dengan aplikasi ideal, kelebihan, dan kekurangannya. Mari kita periksa nilai-nilai ini secara detail.

Grade 1 (Titanium Murni dengan kandungan oksigen rendah)

Di antara jenis titanium yang paling sering digunakan, yang satu ini adalah paduan titanium yang paling lembut dan paling ulet. Titanium kelas 1 memiliki kemampuan mesin yang sangat baik, ketangguhan benturan, ketahanan terhadap korosi, dan sifat mampu bentuk. Pada sisi negatifnya, kekuatannya lebih rendah jika dibandingkan dengan jenis titanium lainnya. Kelas ini dapat diterapkan dalam industri medis, otomotif, dan dirgantara.

Grade 2 (Titanium Murni dengan kandungan oksigen standar)

Ini juga dikenal sebagai titanium pekerja keras. Ini memiliki ketahanan korosi yang tinggi, kekuatan, sifat mampu bentuk, kemampuan las, keuletan, dan kekuatan rendah. Titanium kelas 2 diterapkan dalam industri medis dan dirgantara untuk memproduksi mesin pesawat terbang.

Grade 3 (Titanium Murni dengan kandungan oksigen sedang)

Meski secara komersial tidak sepopuler grade 1 dan 2, titanium ini memiliki sifat mekanik yang baik. Ini memiliki ketahanan korosi yang tinggi serta kemampuan mesin dan kekuatan. Ia dapat diterapkan dalam industri medis, kelautan, dan dirgantara.

Grade 4 (Titanium Murni dengan kandungan oksigen tinggi)

Titanium kelas ini memiliki kekuatan dan ketahanan korosi yang tinggi. Namun, pengerjaannya tidak mudah, sering kali membutuhkan cairan pendingin dan laju pengumpanan yang tinggi. Titanium kelas 4 dapat diterapkan pada bejana kriogenik, peralatan CPI, komponen badan pesawat, penukar panas, dll.

Kelas 1-4 di atas semuanya adalah titanium murni, bagian selanjutnya adalah tentang berbagai tingkat paduan titanium.

Kelas 5 (Ti6Al4V)

Paduan titanium kelas 5 mengandung 4% vanadium dan 6% aluminium. Ini tidak sekuat paduan lainnya tetapi memiliki ketahanan korosi dan sifat mampu bentuk yang tinggi. Ini ideal untuk pembangkit listrik, aplikasi lepas pantai dan kelautan, serta struktur badan pesawat yang penting.

Kelas 6 (Ti 5 Al-2.5Sn)

Kelas titanium ini memiliki stabilitas, kekuatan, dan kemampuan las yang baik, terutama pada suhu tinggi, sehingga dapat diterapkan dalam produksi badan pesawat dan mesin jet.

Kelas 7 (Ti-0,15Pd)

Titanium kelas ini mirip dengan kelas 2, dengan satu-satunya perbedaan adalah kandungan paladiumnya, yang ditambahkan untuk meningkatkan ketahanan terhadap korosi. Paduan titanium kelas 7 memiliki sifat mampu bentuk dan kemampuan las yang sangat baik. Ini sangat ideal untuk digunakan dalam memproduksi peralatan pemrosesan kimia.

Kelas 11 (Ti-0,15Pd)

Titanium kelas 11 sangat mirip dengan kelas 7. Namun, titanium ini lebih ulet, dengan toleransi yang lebih rendah terhadap pengotor lainnya. Kekuatannya lebih rendah dibandingkan grade 7 dan dapat diterapkan dalam industri kelautan dan manufaktur klorat.

Kelas 12 (Ti0.3Mo0.8Ni)

Titanium kelas 12 cukup mahal dan mengandung 0,8% nikel dan 0,3% molibdenum, sehingga memberikan kemampuan las yang sangat baik, kekuatan pada suhu tinggi, dan ketahanan terhadap korosi. Ia dapat diterapkan pada shell dan penukar panas, komponen kelautan dan pesawat terbang, dll.

Kelas 23 (T6Al4V-ELI)

Juga dikenal sebagai interstisial ekstra rendah atau TAV-EIL, titanium kelas 23 memiliki sifat yang mirip dengan kelas 5 tetapi lebih murni. Ia memiliki ketangguhan patah yang baik, biokompatibilitas, dan kemampuan mesin relatif buruk. Bahan ini digunakan dalam produksi pin ortopedi, sekrup, staples bedah, dan peralatan ortodontik.

Cara Memilih Alat Pemotong yang Tepat untuk Pemesinan Titanium？

Menggunakan alat pemotong apa pun saat melakukan pemesinan CNC dengan titanium biasanya merupakan ide yang buruk. Berikut cara memilih cutting tool yang tepat untuk milling titanium atau saat menggunakan teknik pemesinan CNC lainnya.

Pertimbangkan Jumlah Seruling pada Alat Pemotong

Anda harus menambah jumlah seruling akhir pabrik untuk mendapatkan waktu siklus produk. Bagi titanium, lebih banyak gigi berarti lebih sedikit obrolan. Misalnya, end mill 10-flute, meskipun cocok untuk beban chip yang ideal untuk sebagian besar material, sangat cocok untuk digunakan dengan titanium. Hal ini terutama disebabkan oleh kebutuhan untuk mengurangi keterlibatan radial.

Hindari Pemotongan Terputus dan Pertahankan Ujung Tajam Tetap Tajam

Karena modulus Young yang rendah, titanium bersifat kuat dan elastis. Artinya, untuk menghilangkan serpihan dari permukaan secara efisien dan tanpa gesekan, kita memerlukan alat yang tajam.

Sebisa mungkin hindari pemotongan yang terputus-putus karena dapat menyebabkan serpihan pada perkakas Anda yang tajam, sehingga dapat menyebabkan kegagalan perkakas secara dini.

Pertimbangkan Pelapisan Alat Pemotong

Pelapisan dapat sangat meningkatkan kapasitas perkakas Anda dalam menahan panas yang dihasilkan oleh titanium. TiAlN (Titanium Aluminium Nitride) adalah pelapis yang cocok untuk dipertimbangkan. Teknologi ini memberikan pelumasan untuk mengatasi tepian yang menumpuk, kerusakan, dan pengelasan chip, serta sangat cocok untuk suhu yang dialami dalam pemesinan.

Cobalah High-Feed Mills saat mengerjakan Mesin Titanium

Pabrik pemakanan tinggi cocok untuk menjaga keterlibatan tetap rendah saat bekerja dengan titanium secara aksial dan radial. Alat-alat ini dibuat khusus untuk melakukan tugas tersebut secara efektif.

Penyelesaian Permukaan untuk Komponen Titanium Mesin

Berbagai teknik penyelesaian permukaan, termasuk pemolesan titanium, dapat menyempurnakan produk titanium mesin CNC untuk alasan fungsional dan estetika. Penyelesaian permukaan ini meliputi:

• Memoles
• Anodisasi
• Mekrom
• Pelapis Serbuk
• Lapisan PVD
• Menyikat

Aplikasi Suku Cadang Mesin Titanium

Suku cadang mesin titanium tahan lama, tahan korosi, dan estetis. Kualitas ini memberi mereka penerapan di berbagai industri.

Industri Kelautan/Angkatan Laut

Dibandingkan dengan kebanyakan logam alami, titanium memiliki ketahanan korosi yang lebih tinggi. Ketahanan ini menjadikannya ideal untuk memproduksi poros baling-baling, robotika bawah air, peralatan tali-temali, katup bola, penukar panas laut, perpipaan sistem kebakaran, pompa, pelapis cerobong asap, dan sistem pendingin onboarding.

Dirgantara

Karena banyaknya kualitas yang diinginkan, titanium adalah material yang banyak dicari di industri dirgantara. Kualitas ini mencakup rasio kekuatan terhadap berat yang tinggi, ketahanan yang luar biasa terhadap korosi, dan kemampuan dalam lingkungan yang sangat panas. Suku cadang titanium dalam industri dirgantara meliputi komponen jok, komponen turbin, poros, katup, housing, dan suku cadang filter, serta suku cadang untuk sistem pembangkit oksigen.

Otomotif

Di sektor otomotif, titanium vs aluminium adalah argumen yang terus berkembang, dengan aluminium lebih diunggulkan karena ketersediaan dan efektivitas biayanya. Meskipun demikian, titanium masih ditemukan dalam produksi suku cadang otomotif. Kegunaan utama titanium dan paduannya dalam otomotif adalah produksi katup, pegas katup, penahan, braket penghenti mobil, mur telinga gantung, pin piston mesin, pegas suspensi, piston kaliper rem, rocker mesin, dan batang penghubung mesin dengan pembakaran internal.

Kedokteran dan Gigi

Industri medis menemukan beberapa aplikasi titanium karena ketahanan korosinya yang tinggi, konduktivitas listrik yang rendah, dan nilai pH fisiologis. Suku cadang berbahan titanium yang digunakan untuk industri medis meliputi sekrup tulang yang meruncing, lurus, atau dapat disadap sendiri, sekrup implan gigi, sekrup kranial untuk sistem fiksasi kranial, batang fiksasi tulang belakang, konektor dan pelat, pin ortopedi, dll.

Pilih WayKen untuk Pemesinan Komponen Titanium

WayKen adalah perusahaan permesinan CNC yang ahli, dengan spesialisasi hebat dalam permesinan titanium. Kami menawarkan layanan titanium pemesinan CNC berkualitas tinggi kepada industri dengan harga yang sangat kompetitif. Dengan pemesinan 5 sumbu dan peralatan mesin presisi, tim desainer dan teknisi kami selalu siap menerima dan memproses pesanan Anda dalam waktu sesingkat mungkin, sehingga mengurangi waktu pemasaran.

Kesimpulan

Titanium dan paduannya memerlukan pemesinan yang cermat untuk produksi komponen yang optimal. Ini adalah logam yang jauh berbeda dari logam seperti baja dan kuningan. Ini membutuhkan penggunaan alat yang benar, keahlian, dan kesabaran. Inilah sebabnya mengapa proyek pemesinan Titanium CNC sering kali lebih baik dialihdayakan kepada profesional seperti WayKen, yang menjamin suku cadang berkualitas tinggi dan presisi.

FAQ

Apakah titanium lebih sulit dikerjakan dibandingkan baja?

Titanium lebih sulit untuk dikerjakan dibandingkan baja, terutama karena titik lelehnya yang tinggi. Bahan ini juga sangat mudah dibentuk dan sering meregang sebelum patah, sehingga lebih sulit untuk dikerjakan.

Berapa laju umpan penggilingan titanium?

Saat bekerja dengan titanium, sisipan ini harus dipotong dengan kecepatan 40 hingga 150 m/menit dengan laju pengumpanan 0,03 hingga 0,15 mm per gigi.

Bagaimana cara Anda menghilangkan stres pada titanium setelah pemesinan?

Teknik pelepas tegangan dapat digunakan pada paduan titanium tanpa mengurangi keuletan atau kekuatannya. Penempaan dilakukan dengan memanaskan logam pada suhu antara 595 dan 705 °C (1100 dan 1300 °F) selama satu hingga dua jam sebelum didinginkan dengan udara.