Обработка титана Grade 5 (Ti-6Al-4V)

Также известен как Ti-6Al-4V · UNS R56400 · EN 3.7164

DEK обрабатывает титан Grade 5, то есть Ti-6Al-4V (UNS R56400) и его вариант ELI, на станках с ЧПУ: аэрокосмические фитинги, компоненты имплантатов, гоночные детали. Точность ±0,005 мм по запросу, работа по AS9100D и ISO 13485, без минимальной партии, прототипы за 3–5 дней.

Запросить расчёт

Titanium bike bracket isolated on white background

UNS R56400
EN 3.7164 (3.7165)
ASTM B348 Gr 5
AMS 4928
JIS Class 60

не менее 895 МПа

Предел прочности при растяжении
не менее 828 МПа

Предел текучести
10–14%

Относительное удлинение
33–36 HRC

Твёрдость
4.43 g/cm³

Плотность

Возможности и допуски DEK для Grade 5

Допуски, шероховатость поверхности и сроки, которые DEK выдерживает при обработке Ti-6Al-4V на станках с ЧПУ: 5-осевое фрезерование, точение на автоматах швейцарского типа и проволочная электроэрозия.

Фрезерованные/точеные элементы
±0.025 мм
стандарт
Жёсткий допуск
±0.005 мм
по запросу
Точение на швейцарских автоматах
±0.003 mm
мелкие элементы
Профиль при 5-осевой обработке
±0,01 мм
контурные детали
Отверстия и посадки валов
H7 / g6
типовые посадки
Шероховатость поверхности
Ra 0.2–0.4 µm
после механообработки
Шлифование или полирование
Ra 0.2–0.4 µm
после шлифования
Срок изготовления прототипа
3–5 дней
без минимальной партии

Свойства Ti-6Al-4V и эквивалентные обозначения

Данные о свойствах Grade 5 (Ti-6Al-4V) в отожжённом состоянии, со значениями Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI) для имплантатов.

Механические свойства

Предел прочности при растяжении 895–1000 МПа (мин. 895)
Предел текучести 828–930 МПа (мин. 828)
Относительное удлинение 10–14%
Твёрдость 33–36 HRC
Твёрдость (по Бринеллю) прибл. 334 HB
Обрабатываемость (сталь 1212 = 100%) ~20–25%

Физические и термические свойства

Плотность 4.43 g/cm³
Модуль упругости 114 ГПа
Теплопроводность 6.7 W/m·K
Макс. рабочая температура 350–400 °C

Химический состав

Алюминий (Al) 5.5–6.75%
Ванадий (V) 3.5–4.5%
Железо (Fe) ≤0.30%
Кислород (O) ≤0.20%
Титан (Ti) остальное

Grade 23 (Ti-6Al-4V ELI)

Обозначения UNS R56401
Стандарты ASTM F136 / AMS 4930
Кислород / железо ≤0.13% O, ≤0.25% Fe
Предел прочности при растяжении не менее 860 МПа
Предел текучести не менее 795 МПа
Относительное удлинение 10–15%
Твёрдость 32–35 HRC

Почему титан Grade 5 трудно обрабатывать

Как Grade 5 ведёт себя при резании: нагрев режущей кромки, химически активная стружка и упругий отжим, а также схемы установки, которыми DEK держит эти факторы под контролем.

Теплопроводность титана 6,7 Вт/(м·К), примерно в семь раз ниже, чем у стали, поэтому тепло резания концентрируется у режущей кромки: температура там превышает 1000 °C, и твёрдый сплав разупрочняется. Горячий титан к тому же химически взаимодействует с материалом инструмента, и стружка наваривается на кромку.

При модуле упругости 114 ГПа деталь прогибается примерно вдвое сильнее стальной и пружинит за инструментом, поэтому жёсткая схема установки на 5-осевых станках обязательна.

40–80 м/мин при черновой обработке твёрдым сплавом, подача СОЖ под высоким давлением через инструмент
Острый мелкозернистый твёрдый сплав, замена по фиксированному графику износа; работа без выстоя инструмента
Короткий вылет, закрепление по всей опорной поверхности, попутное фрезерование, постоянная нагрузка на инструмент
Тонкие стенки обрабатываются попеременными проходами с припуском 0,2–0,3 мм на чистовой проход

Скорость резания
40–80 м/мин
Черновая обработка твёрдым сплавом
Обрабатываемость
~20–25%
относительно стали 1212 = 100%
Теплопроводность
6.7 W/m·K
Тепло остаётся у кромки инструмента
Температура кромки
свыше 1000 °C
Твёрдый сплав размягчается
Припуск на чистовую обработку
0.2–0.3 mm
Тонкие стенки, с обеих сторон
Время цикла и оснастка
3–5×
по сравнению с деталью из мягкой стали

Типовые детали из титана Grade 5

Детали из Ti-6Al-4V, которые DEK обрабатывает для аэрокосмической, медицинской и автоспортивной отраслей, где нагрузка или нагрев исключают алюминий.

Аэрокосмические фитинги

Кронштейны двигателей, фитинги шасси и элементы каркаса планера, которые работают при более высокой температуре или несут большую нагрузку, чем допускает алюминий.
Приводы и крепёж

Компоненты приводов и крепёж, обработанные по AS9100D с полной прослеживаемостью, отчётами FAI и данными CMM.
Ортопедические имплантаты

Ортопедические имплантаты и спинальные кейджи из Grade 5 ELI по ISO 13485 с прослеживаемостью партии от сертификата на пруток до готовой детали.
Костные винты, абатменты

Костные винты, стоматологические абатменты и штифты диаметром от 1 мм на станках с ЧПУ и швейцарских токарных станках, из Grade 5 ELI для имплантатов.
Хирургические инструменты

Хирургические инструменты из Grade 5 ELI с цветной анодировкой титана для идентификации и отделкой по требованиям ISO 13485.
Детали для автоспорта

Гоночные детали из Ti-6Al-4V — альфа-бета-сплава, выбранного за прочность при плотности 4,43 г/см³.
Дроны и робототехника

Детали для дронов и робототехники из Grade 5: регулярные заказы, фрезеруем на 3-, 4- и 5-осевых станках без минимальной партии.
Морские компоненты

Морские детали из Grade 5, где конструкционная или усталостная нагрузка исключает технически чистый титан.

Когда выбирать титан Grade 5 или Grade 2

Выбор между титаном Grade 5 и Grade 2 — это прочность против технологичности и стоимости: выбирайте Grade 5, когда деталь несёт конструкционную или усталостную нагрузку, и ELI для имплантатов и криогенных условий.

Criteria	Эта маркаGrade 5	Grade 23 ELI	Марка 2	Марка 1
Тип	Альфа-бета	Сплав ELI	Чистый Ti	Чистый Ti
Предел прочности	895 MPa min	860 MPa min	345 МПа	Мягче
Предел текучести	828 MPa min	795 MPa min	–	–
Обрабатываемость	~20–25%	~20–25%	~25–30%	–
Технологичность	Ниже	Лучше	Проще	Максимум
Типичное применение	Конструкционные	Имплантаты	Химия	Формовка

Термообработка и финишная обработка поверхности

Для Grade 5 отделка служит идентификации и усталостной прочности, а не защите от коррозии; всё выполняется на деталях, которые обрабатывает DEK.

Запросить расчёт обработки титана Grade 5

Пришлите чертёж в STEP, IGES или PDF с указанием сплава (5 или 23 ELI), состояния, допусков и отделки. Инженер проверит тонкие стенки и резьбы и рассчитает цену в течение 6 часов.

Запросить расчёт Все марки титана

Grade 5 titanium implant screw and abutment on dark table

Обработка Ti-6Al-4V на станках с ЧПУ в DEK

Grade 5 — альфа-бета-сплав: алюминий стабилизирует альфа-фазу и обеспечивает прочность и сопротивление ползучести, ванадий стабилизирует бета-фазу и улучшает деформируемость. На него приходится примерно половина всего титана, применяемого в мире.

Почему обработку титана 6-4 заказывают в DEK

Сертификаты AS9100D, ISO 13485 и ISO 9001:2015 от TÜV; Grade 5 — еженедельная серийная работа, а не разовый заказ
Спектрометрическая проверка каждой партии Grade 5 и ELI; контроль на КИМ с этапами IQC, IPQC, FAI и OQC
Расчёт, проверенный инженером, в течение 6 часов с учётом реального машинного времени и оснастки для титана
Без минимальной партии; прототипы за 3–5 дней, доставка по всему миру за 3–7 дней

Заказы из титана проходят тот же процесс, что и любой заказ в рамках услуг обработки на станках с ЧПУ DEK.

Маршруты обработки и термообработка

Большинство деталей из Grade 5 обрабатывают в отожжённом состоянии. Термообработку выполняют до чистовой механообработки: альфированный слой, образующийся на воздухе, хрупок и должен быть удалён.

Проволочная электроэрозия для тонких пазов и профилей, которые отжимались бы под фрезой; переплавленный слой удаляется там, где важна усталостная прочность
Резьбофрезерование (свыше M6 предпочтительнее нарезания метчиком), глубокое сверление, круглое и плоское шлифование
3- и 4-осевое фрезерование плит и корпусов размером примерно до 1000 мм

Исходная заготовка

Обработано на станках с ЧПУ

Готовые детали
Исходная заготовка

Обработано на станках с ЧПУ

Готовые детали

Часто задаваемые вопросы

Распространённые вопросы инженерных и закупочных команд о титане Grade 5 и Grade 23.

Насколько сложнее обрабатывать Ti-6Al-4V по сравнению со сталью?

Показатель его обрабатываемости составляет около 20–25% от автоматной стали 1212. Низкая теплопроводность концентрирует тепло на кромке инструмента, сплав реагирует с материалами инструмента, а низкий модуль упругости вызывает упругий возврат и вибрацию. Время цикла и затраты на инструмент обычно в 3–5 раз выше, чем для детали из мягкой стали.

В чём разница между титаном Grade 5 и Grade 23 (ELI)?

Тот же сплав Ti-6Al-4V, но в Grade 23 содержание кислорода ограничено 0,13%, а железа — 0,25%, что немного снижает предел текучести (795 против 828 МПа) и повышает вязкость разрушения и пластичность. Grade 23 нормируется для имплантатов по ASTM F136 и для криогенных деталей.

Какие допуски вы выдерживаете при обработке титана Grade 5?

±0,025 мм стандартно и ±0,005 мм по запросу на фрезерованных и точёных элементах, ±0,003 мм на мелких элементах при точении на швейцарских автоматах и ±0,01 мм по профилю на 5-осевых контурах. В титане это достижимо за счёт жёсткого закрепления и поэтапных чистовых проходов.

Другие материалы

Смотреть больше материалов

Готовы масштабировать проект?

Начните со стабильного процесса и контролируемого качества. Давайте обсудим ваш проект.

Запросить расчёт

Machined aluminum engine block with threaded holes and smooth finish