Perché riteniamo che la lega di titanio sia un materiale difficile da lavorare? A causa della mancanza di una profonda comprensione del suo meccanismo e fenomeno di elaborazione.
1. Fenomeni fisici della lavorazione del titanio
La forza di taglio della lavorazione della lega di titanio è solo leggermente superiore a quella dell'acciaio con la stessa durezza, ma il fenomeno fisico della lavorazione della lega di titanio è molto più complicato di quello della lavorazione dell'acciaio, il che rende la lavorazione della lega di titanio molto difficile.
La conduttività termica della maggior parte delle leghe di titanio è molto bassa, solo 1/7 dell'acciaio e 1/16 dell'alluminio. Pertanto, il calore generato nel processo di taglio della lega di titanio non verrà trasferito rapidamente al pezzo o portato via dai trucioli, ma verrà accumulato nell'area di taglio e la temperatura generata può raggiungere i 1000 ° C, causando il tagliente dell'utensile a usurarsi, rompersi e morire rapidamente. L'accumulo di taglienti, la rapida comparsa di bordi usurati, a sua volta genera più calore nella zona di taglio, riducendo ulteriormente la durata dell'utensile.
L'elevata temperatura generata durante il processo di taglio distrugge anche l'integrità superficiale delle parti in lega di titanio, determinando una diminuzione della precisione geometrica della parte e un fenomeno di incrudimento che riduce seriamente la sua resistenza alla fatica.
L'elasticità delle leghe di titanio può essere vantaggiosa per le prestazioni dei pezzi, ma durante il taglio la deformazione elastica del pezzo è un'importante causa di vibrazioni. La pressione di taglio fa sì che il pezzo “elastico” lasci l'utensile e rimbalzi, in modo che l'attrito tra l'utensile e il pezzo sia maggiore dell'azione di taglio. Il processo di attrito genera anche calore, il che aggrava il problema della scarsa conduttività termica delle leghe di titanio.
Questo problema è ancora più grave quando si lavorano pezzi a pareti sottili o a forma di anello che si deformano facilmente. Non è un compito facile lavorare parti a parete sottile in lega di titanio con la precisione dimensionale prevista. Perché quando il materiale del pezzo viene spinto via dall'utensile, la deformazione locale della parete sottile ha superato il campo elastico per produrre una deformazione plastica e la resistenza del materiale e la durezza nel punto di taglio aumentano in modo significativo. In questo momento, la lavorazione alla velocità di taglio originariamente determinata diventa troppo elevata, il che porta ulteriormente ad una forte usura dell'utensile.
Il “calore” è il “colpevole” della difficoltà di lavorazione delle leghe di titanio!
2. Know-how tecnologico per la lavorazione delle leghe di titanio
Sulla base della comprensione del meccanismo di lavorazione delle leghe di titanio, unita all'esperienza passata, il principale know-how del processo per la lavorazione delle leghe di titanio è il seguente:
(1) Inserti con geometria ad angolo positivo per ridurre la forza di taglio, il calore di taglio e la deformazione del pezzo.
(2) Mantenere un avanzamento costante per evitare l'indurimento del pezzo. L'utensile dovrebbe essere sempre nello stato di avanzamento durante il processo di taglio. La quantità di taglio radiale ae deve essere pari al 30% del raggio durante la fresatura.
(3) Il fluido da taglio ad alta pressione e a flusso elevato viene utilizzato per garantire la stabilità termica del processo di lavorazione e prevenire la degenerazione della superficie del pezzo e danni all'utensile dovuti alla temperatura eccessiva.
(4) Mantenere il tagliente della lama affilato, i coltelli non affilati sono la causa dell'accumulo di calore e dell'usura, che possono facilmente portare al guasto dei coltelli.
(5) Lavorazione nello stato più morbido possibile della lega di titanio, poiché il materiale diventa più difficile da lavorare dopo l'indurimento, il trattamento termico migliora la resistenza del materiale e aumenta l'usura della lama.
(6) Utilizzare un raggio di punta o uno smusso ampio per tagliare quanto più possibile il tagliente. Ciò può ridurre la forza di taglio e il calore in ogni punto e prevenire rotture locali. Quando si fresano le leghe di titanio, tra i parametri di taglio, la velocità di taglio ha la maggiore influenza sulla durata dell'utensile vc, seguita dalla quantità di taglio radiale (profondità di fresatura) ae.
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3. Risolvere i problemi di lavorazione del titanio partendo dalla lama
L'usura della scanalatura della lama che si verifica durante la lavorazione della lega di titanio è l'usura locale della parte posteriore e anteriore lungo la direzione della profondità di taglio, spesso causata dallo strato indurito lasciato dalla lavorazione precedente. Anche la reazione chimica e la diffusione tra l'utensile e il materiale del pezzo a una temperatura di lavorazione superiore a 800°C è uno dei motivi per la formazione dell'usura della scanalatura. Perché durante la lavorazione, le molecole di titanio del pezzo si accumulano nella parte anteriore della lama e vengono “saldate” alla lama ad alta pressione e temperatura elevata, formando tagliente di riporto. Quando il tagliente di riporto si stacca dal tagliente, viene rimosso il rivestimento in carburo dell'inserto, pertanto la lavorazione del titanio richiede materiali e geometrie degli inserti speciali.
4. Struttura dell'utensile adatta alla lavorazione del titanio
Il focus della lavorazione delle leghe di titanio è il calore. Una grande quantità di fluido da taglio ad alta pressione deve essere spruzzata sul tagliente in modo tempestivo e accurato per rimuovere rapidamente il calore. Sul mercato esistono strutture uniche di frese utilizzate appositamente per la lavorazione delle leghe di titanio.
Orario di pubblicazione: 09-ago-2023
