Analyse des Schleifprozesses von Titanlegierungen

Titanlegierungverfügt über besondere physikalische und chemische Eigenschaften, die zu großen Schwierigkeiten beim Schleifen führen, einschließlich leichter Hitzeansammlung, Oberflächenverbrennung, Scheibenbelastung und Werkstückvibrationen, die die Bearbeitungsgenauigkeit, Oberflächenqualität und Produktionseffizienz erheblich beeinträchtigen.

 

 

 

(1) Extreme thermische Empfindlichkeit

Aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen staut sich die Schleifwärme tendenziell an, was zu Oberflächenverbrennungen, Oxidation und thermischer Verformung führt. Dies beeinträchtigt die Teilegenauigkeit, insbesondere bei schlanken und kleinen Bauteilen, erheblich.

 

(2) Unzureichende Steifigkeit

Titanlegierungen haben einen niedrigen Elastizitätsmodul. Teile mit einem großen Verhältnis von Länge-zu-Durchmesser weisen eine geringe Steifigkeit auf und neigen beim Schleifen zum Rattern. Dies kann zu Oberflächenfehlern, Genauigkeitsabweichungen-außer-Toleranzen und einer niedrigen Erfolgsquote führen.

 

(3) Hohe chemische Aktivität

Titanlegierungen reagieren leicht mit Schleifscheiben und Schleifspäne neigen dazu, an der Scheibe festzuhalten und diese zu verstopfen. Sie können einen Teufelskreis bilden, der den Verschleiß verschlimmert und die Oberflächenqualität verschlechtert.

 

(4) Schwierig-zu-kontrollierende Mikro-präzision

Titanlegierungen neigen nach dem Schleifen zur Rückfederung und bei hoher Härte zu Kantenausbrüchen. Durch die Hitze des Schleifens entstehen außerdem Neugussschichten und Mikrorisse, wodurch die Ermüdungslebensdauer und die Zuverlässigkeit der Teile verringert werden.

 

 

(1) Vor-Prozesse

Vakuumzonen-Sphäroidisierungsglühen

Verhindert die Oxidation von Titanlegierungen im Hochvakuum. Durch drei-stufiges Erhitzen, Halten und langsames Abkühlen werden grobe Mikrostrukturen zu kugelförmigen verfeinert. Nach der Behandlung wird die Härte von Gr5 auf unter 210 HBW reduziert, mit deutlicher Kornverfeinerung, der Scheibenverschleiß wird um 25 % reduziert und die Bearbeitbarkeit wird erheblich verbessert.

 

Stärkende Wärmebehandlung

Für verschleißfeste Teile wird eine Lösungs- und Alterungsbehandlung eingesetzt, um Legierungselemente aufzulösen und Verfestigungsphasen auszuscheiden, wodurch die Härte von Gr5 erhöht wird und gleichzeitig eine gute Zähigkeit erhalten bleibt.

 

Präzises Schruppdrehen zum Umformen

Für das Präzisionsdrehen kommen spezielle Drehmaschinen und PKD-Werkzeuge zum Einsatz. Die Schnittparameter werden bei minimaler Schmierung streng kontrolliert und es wird eine angemessene Schleifzugabe reserviert, um eine hohe Zylindrizität und Geradheit der Werkstücke sicherzustellen.

 

Duale NDT-Prüfung

Ultraschall- und Eindringprüfungen werden eingesetzt, um kleinste Innen- und Oberflächenfehler umfassend zu erkennen und unqualifizierte Werkstücke auszuschließen, um zu verhindern, dass fehlerhafte Teile in den Schleifprozess gelangen.

 

(2) Kernschleifprozesse

Konventionelles Präzisionsschleifen

Geeignet für Teile aus Titanlegierung mit allgemeiner Genauigkeit. Es werden CBN- oder diamantbeschichtete Scheiben mit einer Körnung von 80–150 ausgewählt. Zu den Parametern gehören eine hohe Scheibengeschwindigkeit, eine geringe Schnitttiefe und eine mittlere Vorschubgeschwindigkeit, um die Wärmeansammlung und -verbrennung zu kontrollieren und so Oberflächenqualität und Effizienz auszugleichen.

 

Ultraschall-unterstütztes Schleifen

Die Ultraschallvibration von 20–40 kHz reduziert die Schleifkraft um mehr als 30 %, unterdrückt Rattern und reduziert die Scheibenbelastung. Es eignet sich für leicht verformbare Titanlegierungsteile wie schlanke Wellen und dünnwandige Komponenten und bietet eine bemerkenswerte Vibrationsdämpfungswirkung bei Gr5.

 

Laser-unterstütztes Schleifen

Erwärmt Werkstücke mit einem 400–500-Grad-Laser vor, um die Materialabtragsrate zu verbessern und den Scheibenverschleiß zu reduzieren. Geeignet für die hoch-effiziente Bearbeitung von Teilen aus hoch-festen Titanlegierungen mit großem-Aufmaß.

 

Elektrochemisches Schleifen

Kombiniert elektrolytisches und mechanisches Schleifen, reduziert die Schleifkraft und verhindert die Kaltverfestigung. Es kann eine Oberflächenrauheit Ra von 0,4 μm für Titanlegierungen in der Luft- und Raumfahrt erreicht werden und erfüllt damit Anforderungen an die hochpräzise Bearbeitung.

 

Adaptives Schleifen mit Schleifbändern

Flexible Schleifbänder passen sich an komplexe gekrümmte Oberflächen an. Mit CNC und Robotern kann der Oberflächenformfehler auf 0,05 mm reduziert werden, wodurch die Genauigkeit im Vergleich zu herkömmlichen Methoden um etwa 40 % verbessert wird. Geeignet für Teile wie Klingen und Felle.

 

(3) Kühl- und Schmiersysteme

Kaltluftkühlung bei niedrigen-Temperaturen

Nimmt -5 Grad Hochdruck-Kaltluftstrom an und kontrolliert den thermischen Verformungsfehler beim Schleifen von Titanlegierungen innerhalb von weniger als oder gleich 0,003 mm. Diese Technologie wurde in JUNKERS-Mühlen in Deutschland eingesetzt, um Hitzestaus zu vermeiden.

 

Minimalmengenschmierung Technologie

Eine Mischung aus Schneidöl in Luftfahrtqualität und Druckluft wird versprüht, um große Mengen an Schneidflüssigkeit zu ersetzen und so den Kühlmittelverbrauch um 90 % zu senken. Es ist umweltfreundlich und unterdrückt wirksam Adhäsionen. Es wird hauptsächlich beim Präzisionsschleifen und Schleifen gekrümmter Oberflächen von Titanlegierungen verwendet.

 

Emulsionskühlung

Geeignet für konventionelles Schleifen. Es leitet Wärme ab und reduziert den Radverschleiß durch Kühlung und Schmierung. Temperatur und Konzentration müssen während der Verwendung kontrolliert werden, um ein Verbrennen der Oberfläche zu verhindern.

 

(4) Präzisionsinspektion und Qualitätskontrolle

Das Schleifen von Titanlegierungen erfordert eine hohe Genauigkeit. Daher muss ein vollständiges Prozessinspektionssystem eingerichtet werden, um die Teilequalität sicherzustellen:

Das Laserinterferometer XL80 von Renishaw wird zur dynamischen thermischen Kompensation mit einer Kompensationsgenauigkeit von ±0,0001 mm verwendet, um thermische Verformungsfehler zu korrigieren.

 

Mahr S3P, PULSTEC μX360, VHX600 und andere Geräte werden zur Prüfung von Oberflächenrauheit, Eigenspannung, Oberflächentopographie und Mikrostruktur eingesetzt.

 

High-End-Teile wie Kernkomponenten von humanoiden Robotern und Flugtriebwerksschaufeln müssen Ra kleiner oder gleich 0,4 μm erfüllen, wobei der Profilfehler auf Mikrometerebene kontrolliert wird.

 

Die Ruihang Group, ein professioneller Hersteller von Produkten aus Titan und Titanlegierungen, führt während des gesamten Produktionsprozesses vom Rohmaterial bis zum fertigen Produkt eine strenge Qualitätskontrolle durch. Wir liefern hochwertige-Titanplatten, -ringe, -schmiedeteile, -stangen und andere Titanprodukte usw. Wenn Sie Kaufbedarf haben, kontaktieren Sie uns bitte per E-Mail:Sam.Rui@bjrh-titanium.com