Proč je titanová slitina obtížně obrobitelným materiálem?

 

1. Fyzikální jevy obrábění titanu

Řezná síla při zpracování titanové slitiny je o něco vyšší než u oceli se stejnou tvrdostí. Fyzikální jev zpracování titanové slitiny je však mnohem komplikovanější než zpracování oceli, takže zpracování titanové slitiny čelí obrovským obtížím.

Tepelná vodivost většiny slitin titanu je velmi nízká, pouze 1/7 oceli a 1/16 hliníku. Teplo vznikající při řezání titanových slitin proto nebude rychle přenášeno na obrobek ani odváděno třískami. Přesto se bude hromadit v oblasti řezu a generovaná teplota může být až 1 000 °C nebo více, což způsobí rychlé opotřebení, vylamování a praskání břitu nástroje. Tvorba nahromaděného břitu a rychlý vzhled opotřebovaného břitu vytváří více tepla v oblasti řezu, což dále zkracuje životnost nástroje.obrábění titanu

Vysoké teploty vznikající během procesu řezání také ničí integritu povrchu dílů z titanové slitiny, což má za následek snížení geometrické přesnosti dílů a mechanické zpevnění, které výrazně snižuje jejich únavovou pevnost.

Elasticita titanových slitin může být prospěšná pro výkon součásti, ale během řezání je elastická deformace obrobku zásadní příčinou vibrací. Řezný tlak způsobí, že se „elastický“ obrobek oddálí od nástroje a odskočí, takže tření mezi nástrojem a obrobkem je větší než řezná akce. Proces tření také vytváří teplo, což zhoršuje problém špatné tepelné vodivosti titanových slitin.

Tento problém je ještě závažnější při obrábění tenkostěnných nebo prstencových, snadno deformovatelných dílů. Obrábět tenkostěnné díly ze slitiny titanu na očekávanou rozměrovou přesnost není snadné. Když nástroj odtlačí materiál obrobku, lokální deformace tenké stěny překročí elastický rozsah; dochází k plastické deformaci a výrazně se zvyšuje pevnost materiálu a tvrdost řezného bodu. Obrábění dříve stanovenou řeznou rychlostí je příliš vysoké, což má za následek ostré opotřebení nástroje.

„Horký“ je „viník“, který ztěžuje zpracování slitin titanu!

 

2. Technologické know-how pro CNC obrábění titanu 

Na základě pochopení mechanismu zpracování titanových slitin a přidání zkušeností je primární procesní know-how pro zpracování titanových slitin následující:

(1) Destičky s pozitivní geometrií se používají ke snížení řezné síly obrobku, řezného tepla a deformace.

(2) Udržujte konstantní posuv, aby nedošlo ke ztvrdnutí obrobku. Nástroj by měl být během procesu řezání vždy ve stavu posuvu a velikost radiálního řezu by měla být při frézování 30 % poloměru.

(3) Vysokotlaká řezná kapalina s velkým průtokem se používá k zajištění tepelné stability procesu obrábění a zabránění degeneraci povrchu obrobku a poškození nástroje v důsledku nadměrné teploty.

(4) Udržujte ostří nože ostré; tupé nástroje způsobují hromadění tepla a opotřebení, což rychle vede k selhání nástroje.

(5) Obrábění v co nejměkčím stavu titanové slitiny, protože materiál se po kalení stává náročnější na obrábění a tepelné zpracování zvyšuje pevnost materiálu a opotřebení břitové destičky.

(6) Použijte velký poloměr špičky nebo zkosení, abyste co nejvíce zařízli do řezné hrany. To snižuje řeznou sílu a teplo v každém bodě a zabraňuje místnímu zlomení. Při frézování titanových slitin má z řezných parametrů nejpodstatnější vliv na životnost nástroje vc řezná rychlost, dále pak radiální záběr (hloubka frézování) ae.

 

3. Začněte s čepelí, abyste vyřešili problém se zpracováním titanu

Opotřebení drážky břitové destičky při obrábění titanových slitin je lokální opotřebení hřbetu a čela ve směru hloubky řezu, které je často způsobeno vytvrzenou vrstvou zanechanou předchozím zpracováním. Chemická reakce a difúze nástroje a materiálu obrobku při teplotě zpracování vyšší než 800 °C jsou také důvodem vzniku opotřebení drážky. Protože během procesu obrábění se molekuly titanu obrobku hromadí v přední části kotouče a jsou pod vysokým tlakem a vysokou teplotou "přivařeny" k ostří kotouče a tvoří nahromaděnou hranu. Když se nahromaděný břit odloupne od břitu, odstraní karbidový povlak břitové destičky, takže obrábění titanu vyžaduje jedinečné materiály břitových destiček a jejich geometrie.cZakázkové přesné obrábění

 

4. Struktura nástroje vhodná pro obrábění titanu

Těžištěm zpracování titanové slitiny je teplo a na řeznou hranu musí být rychle a přesně nastříkáno velké množství vysokotlaké řezné kapaliny, aby se teplo rychle odstranilo. Existují unikátní konfigurace fréz speciálně pro obrábění titanu.