Desde o descubrimento do titanio en 1790, os humanos levan máis dun século explorando as súas extraordinarias propiedades. En 1910, produciuse por primeira vez o metal de titanio, pero a viaxe cara ao uso de aliaxes de titanio foi longa e desafiante. Non foi ata 1951 cando a produción industrial se fixo realidade.
As aliaxes de titanio son coñecidas pola súa alta resistencia específica, resistencia á corrosión, resistencia ás altas temperaturas e resistencia á fatiga. Só pesan o 60% do que o aceiro ao mesmo volume, aínda que son máis resistentes que o aceiro de aliaxe. Debido a estas excelentes propiedades, as aliaxes de titanio están sendo cada vez máis utilizadas en varios campos, incluíndo aviación, aeroespacial, xeración de enerxía, enerxía nuclear, transporte marítimo, produtos químicos e equipos médicos.
Razóns polas que as aliaxes de titanio son difíciles de procesar
As catro características principais das aliaxes de titanio: baixa condutividade térmica, endurecemento por traballo significativo, alta afinidade polas ferramentas de corte e limitada deformación plástica, son razóns fundamentais polas que estes materiais son difíciles de procesar. O seu rendemento de corte é só preto do 20% do do aceiro fácil de cortar.
Baixa condutividade térmica
As aliaxes de titanio teñen unha condutividade térmica que é só un 16% da do aceiro 45#. Esta capacidade limitada para afastar a calor durante o procesamento leva a un aumento significativo da temperatura na punta de corte; de feito, a temperatura da punta durante o procesamento pode superar a do aceiro 45# en máis do 100%. Esta temperatura elevada provoca facilmente un desgaste difuso da ferramenta de corte.
Endurecemento por traballo severo
A aliaxe de titanio presenta un fenómeno de endurecemento por traballo significativo, o que resulta nunha capa de endurecemento superficial máis pronunciada en comparación co aceiro inoxidable. Isto pode levar a desafíos no procesamento posterior, como un aumento do desgaste das ferramentas.
Alta afinidade coas ferramentas de corte
Adhesión severa con carburo cementado que contén titanio.
Pequena deformación plástica
O módulo elástico do aceiro 45 é aproximadamente a metade, o que provoca unha recuperación elástica significativa e unha fricción severa. Ademais, a peza de traballo é susceptible de deformación por suxeición.
Consellos tecnolóxicos para o mecanizado de aliaxes de titanio
Partindo da nosa comprensión dos mecanismos de mecanizado das aliaxes de titanio e das experiencias previas, aquí están as principais recomendacións tecnolóxicas para o mecanizado destes materiais:
- Use láminas cunha xeometría de ángulo positivo para minimizar as forzas de corte, reducir a calor de corte e diminuír a deformación da peza.
- Manter unha velocidade de avance constante para evitar o endurecemento da peza. A ferramenta debe estar sempre en alimentación durante o proceso de corte. Para o fresado, a profundidade de corte radial (ae) debe ser do 30% do raio da ferramenta.
- Empregar fluídos de corte de alta presión e alto caudal para garantir a estabilidade térmica durante o mecanizado, evitando a dexeneración da superficie e os danos das ferramentas por temperaturas excesivas.
- Manteña o bordo da folla afiado. As ferramentas sen brillo poden provocar unha acumulación de calor e un maior desgaste, o que aumenta significativamente o risco de falla da ferramenta.
- Mecanizar aliaxes de titanio no seu estado máis brando sempre que sexa posible.Procesamento de mecanizado CNCfaise máis difícil despois do endurecemento, xa que o tratamento térmico aumenta a resistencia do material e acelera o desgaste da folla.
- Use un gran radio de punta ou chaflán ao cortar para maximizar a área de contacto da folla. Esta estratexia pode reducir as forzas de corte e a calor en cada punto, axudando a evitar roturas locais. Ao fresar aliaxes de titanio, a velocidade de corte ten o impacto máis significativo na vida útil da ferramenta, seguida da profundidade de corte radial.
Resolve problemas de procesamento de titanio comezando pola lámina.
O desgaste da ranura da folla que se produce durante o procesamento das aliaxes de titanio é un desgaste localizado que ocorre ao longo da parte traseira e frontal da folla, seguindo a dirección da profundidade de corte. Este desgaste prodúcese a miúdo por unha capa endurecida que sobra dos procesos de mecanizado anteriores. Ademais, a temperaturas de procesamento superiores a 800 °C, as reaccións químicas e a difusión entre a ferramenta e o material da peza contribúen á formación de desgaste das ranuras.
Durante o mecanizado, as moléculas de titanio da peza poden acumularse diante da lámina debido á alta presión e temperatura, o que provoca un fenómeno coñecido como bordo acumulado. Cando este bordo acumulado se desprende da folla, pode eliminar o revestimento de carburo da lámina. Como resultado, o procesamento de aliaxes de titanio require o uso de materiais e xeometrías de follas especializadas.
Estrutura da ferramenta adecuada para o procesamento de titanio
O procesamento de aliaxes de titanio xira principalmente en torno á xestión da calor. Para disipar a calor de forma eficaz, unha cantidade significativa de fluído de corte a alta presión debe ser aplicada con precisión e pronta para o bordo de corte. Ademais, hai deseños de fresas especializados dispoñibles que están especialmente adaptados para o procesamento de aliaxes de titanio.
Partindo do método de mecanizado específico
Xirando
Os produtos de aliaxe de titanio poden acadar unha boa rugosidade superficial durante o torneado e o endurecemento por traballo non é grave. Non obstante, a temperatura de corte é alta, o que leva a un rápido desgaste da ferramenta. Para abordar estas características, centrámonos principalmente nas seguintes medidas relativas ás ferramentas e aos parámetros de corte:
Materiais da ferramenta:En función das condicións existentes da fábrica, selecciónanse materiais de ferramenta YG6, YG8 e YG10HT.
Parámetros de xeometría da ferramenta:ángulos dianteiro e traseiro adecuados da ferramenta, redondeo da información sobre ferramentas.
Ao xirar o círculo exterior, é importante manter unha baixa velocidade de corte, unha velocidade de avance moderada, unha profundidade de corte máis profunda e un arrefriamento adecuado. A punta da ferramenta non debe estar máis alta que o centro da peza de traballo, xa que isto pode levar a que se atasque. Ademais, ao rematar e virar pezas de paredes finas, o ángulo de deflexión principal da ferramenta debería estar en xeral entre 75 e 90 graos.
Fresado
O fresado de produtos de aliaxe de titanio é máis difícil que o torneado, porque o fresado é un corte intermitente e as fichas son fáciles de pegar á folla. Cando os dentes pegajosos cortan de novo a peza de traballo, as lascas pegajosas son derrubadas e quítase un pequeno anaco de material da ferramenta, o que resulta en astilla, o que reduce moito a durabilidade da ferramenta.
Método de fresado:xeralmente use fresado abaixo.
Material da ferramenta:aceiro rápido M42.
O fresado abaixo non se usa normalmente para procesar aceiro de aliaxe. Isto débese principalmente á influencia do espazo entre o parafuso da máquina ferramenta e a porca. Durante o fresado abaixo, a medida que a fresa se engancha coa peza de traballo, a forza do compoñente na dirección de avance aliñase coa propia dirección de avance. Este aliñamento pode levar a un movemento intermitente da mesa da peza, aumentando o risco de rotura da ferramenta.
Ademais, no fresado abaixo, os dentes da fresa atopan unha capa dura no bordo de corte, que pode causar danos na ferramenta. No fresado inverso, as virutas pasan de fina a grosa, facendo que a fase inicial de corte sexa propensa á fricción en seco entre a ferramenta e a peza. Isto pode agravar a adherencia de virutas e as astilladuras da ferramenta.
Para conseguir un fresado máis suave das aliaxes de titanio, hai que ter en conta varias consideracións: reducir o ángulo frontal e aumentar o ángulo traseiro en comparación coas fresas estándar. Aconséllase utilizar velocidades de fresado máis baixas e optar por fresas de dentes afiados evitando as fresas de dentes de pala.
Tocando
Ao tocar produtos de aliaxe de titanio, as fichas pequenas poden pegarse facilmente á folla e á peza de traballo. Isto leva a un aumento da rugosidade da superficie e do torque. A selección e o uso inadecuados das billas poden provocar un endurecemento do traballo, producir unha eficiencia de procesamento moi baixa e ocasionalmente provocar a rotura das billas.
Para optimizar o toque, é recomendable priorizar o uso dun toque omitido dun só fío no lugar. O número de dentes da billa debe ser menor que o dunha billa estándar, normalmente uns 2 ou 3 dentes. Prefírese un ángulo de corte cónico maior, coa sección cónica xeralmente mide de 3 a 4 lonxitudes de rosca. Para axudar na eliminación de virutas, tamén se pode rectificar un ángulo de inclinación negativo sobre o cono de corte. Usar billas máis curtas pode mellorar a rixidez do cono. Ademais, o cono inverso debe ser lixeiramente maior que o estándar para reducir a fricción entre o cono e a peza de traballo.
Escariado
Ao escariar a aliaxe de titanio, o desgaste da ferramenta xeralmente non é grave, o que permite o uso de escariadores de carburo e de aceiro de alta velocidade. Cando se usan escariadores de carburo, é fundamental garantir a rixidez do sistema de proceso, similar á utilizada na perforación, para evitar que o escariador se rompa.
O principal reto ao escariar os buratos de aliaxe de titanio é conseguir un acabado suave. Para evitar que a lámina se pegue á parede do burato, o ancho da lámina do escariador debe reducirse coidadosamente usando unha pedra de aceite aínda que se garante a resistencia suficiente. Normalmente, o ancho da folla debe estar entre 0,1 mm e 0,15 mm.
A transición entre o filo de corte e a sección de calibración debe presentar un arco suave. É necesario un mantemento regular despois do desgaste, garantindo que o tamaño do arco de cada dente permaneza consistente. Se é necesario, a sección de calibración pódese ampliar para un mellor rendemento.
Perforación
A perforación de aliaxes de titanio presenta importantes retos, a miúdo provocando que as brocas se queimen ou rompan durante o procesamento. Isto resulta principalmente de problemas como o rectificado inadecuado da broca, a eliminación de virutas insuficiente, o arrefriamento inadecuado e a escasa rixidez do sistema.
Para perforar de forma eficaz as aliaxes de titanio, é esencial centrarse nos seguintes factores: garantir un moído axeitado da broca, usar un ángulo superior maior, reducir o ángulo frontal do bordo exterior, aumentar o ángulo traseiro do bordo exterior e axustar o cónico traseiro para que sexa 2 a 3 veces máis que unha broca estándar. É importante retraer a ferramenta con frecuencia para eliminar as fichas con prontitude, ao mesmo tempo que se supervisa a forma e a cor das fichas. Se as lascas parecen plumosas ou se a súa cor cambia durante a perforación, indica que a broca está a ser roma e debe ser substituída ou afiada.
Ademais, a plantilla de perforación debe estar firmemente fixada no banco de traballo, coa folla guía preto da superficie de procesamento. É recomendable utilizar unha broca curta sempre que sexa posible. Cando se emprega a alimentación manual, débese ter coidado de non avanzar nin retroceder a broca dentro do burato. Facelo pode facer que a folla de broca se roze contra a superficie de procesamento, o que provocará que o traballo se endureza e embote a broca.
Moenda
Problemas comúns atopados ao moerPezas de aliaxe de titanio CNCinclúen obstrucións da moa debido a virutas atascadas e queimaduras na superficie das pezas. Isto ocorre porque as aliaxes de titanio teñen unha baixa condutividade térmica, o que leva a altas temperaturas na zona de moenda. Isto, á súa vez, provoca unión, difusión e fortes reaccións químicas entre a aliaxe de titanio e o material abrasivo.
A presenza de chips pegajosos e moas obstruídas reduce significativamente a relación de moenda. Ademais, a difusión e as reaccións químicas poden provocar queimaduras na superficie da peza, reducindo finalmente a resistencia á fatiga da peza. Este problema é particularmente pronunciado ao moer pezas de aliaxe de titanio.
Para solucionar este problema, as medidas adoptadas son:
Escolla o material de moa apropiado: carburo de silicio verde TL. Lixeiramente menor dureza da moa: ZR1.
O corte de materiais de aliaxe de titanio debe controlarse mediante materiais de ferramentas, fluídos de corte e parámetros de procesamento para mellorar a eficiencia global do procesamento.
Se queres saber máis ou facer unha consulta, póñase en contactoinfo@anebon.com
Venda quente: Produción de fábrica en ChinaComponentes de torneado CNCe CNC pequenoCompoñentes de fresado.
Anebon céntrase na expansión no mercado internacional e estableceu unha forte base de clientes en países europeos, Estados Unidos, Oriente Medio e África. A empresa prioriza a calidade como fundamento e garante un excelente servizo para satisfacer as necesidades de todos os clientes.
Hora de publicación: 29-Oct-2024