Perché pensiamo 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 durante il processo di taglio della lega di titanio non verrà trasferito rapidamente al pezzo in lavorazione 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.Il riporto del tagliente, la rapida comparsa di taglienti usurati, a sua volta genera più calore nella zona di taglio, accorciando 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 ne riduce seriamente la resistenza a fatica.
L'elasticità delle leghe di titanio può essere vantaggiosa per le prestazioni del pezzo, 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, che aggrava il problema della scarsa conducibilità termica delle leghe di titanio.
Questo problema è ancora più grave quando si lavorano parti a parete sottile oa 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 l'intervallo elastico per produrre la deformazione plastica e la resistenza e la durezza del materiale 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 a una forte usura dell'utensile.
Il "calore" è il "colpevole" della difficoltà di lavorare le 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 di 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 dovrebbe essere il 30% del raggio durante la fresatura.
(3) Il fluido da taglio ad alta pressione e flusso elevato viene utilizzato per garantire la stabilità termica del processo di lavorazione e prevenire la degenerazione della superficie del pezzo e il danneggiamento dell'utensile a causa della temperatura eccessiva.
(4) Mantenere affilato il tagliente della lama, i coltelli smussati 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 nel tagliente.Ciò può ridurre la forza di taglio e il calore in ogni punto e prevenire rotture locali.Nella fresatura di 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, che è 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 una delle cause della formazione dell'usura delle scanalature.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 ad alta temperatura, formando un bordo di riporto.Quando il tagliente di riporto si stacca dal tagliente, rimuove il rivestimento in carburo dell'inserto, quindi la lavorazione del titanio richiede materiali e geometrie speciali dell'inserto.
4. Struttura dell'utensile adatta alla lavorazione del titanio
Il fulcro della lavorazione della lega di titanio è il calore.Una grande quantità di fluido da taglio ad alta pressione deve essere spruzzata sul tagliente in modo tempestivo e preciso per rimuovere rapidamente il calore.Esistono sul mercato strutture uniche di frese appositamente utilizzate per la lavorazione delle leghe di titanio.
Tempo di pubblicazione: agosto-09-2023
