Por que a aliaxe de titanio é un material difícil de mecanizar?

 

1. Fenómenos físicos do mecanizado do titanio

A forza de corte do procesamento da aliaxe de titanio é lixeiramente superior á do aceiro coa mesma dureza. Aínda así, o fenómeno físico do procesamento da aliaxe de titanio é moito máis complicado que o do procesamento do aceiro, o que fai que o procesamento da aliaxe de titanio teña enormes dificultades.

A condutividade térmica da maioría das aliaxes de titanio é moi baixa, só 1/7 de aceiro e 1/16 de aluminio. Polo tanto, a calor xerada ao cortar aliaxes de titanio non se transferirá rapidamente á peza de traballo nin será retirada polas virutas. Aínda así, acumularase na zona de corte e a temperatura xerada pode chegar a 1.000 °C ou máis, o que fará que o filo da ferramenta se desgaste, se astille e se rache rapidamente. A formación dun bordo acumulado e a rápida aparición dun bordo desgastado xeran máis calor na zona de corte, acurtando aínda máis a vida útil da ferramenta.mecanizado de titanio

As altas temperaturas xeradas durante o proceso de corte tamén destrúen a integridade superficial das pezas de aliaxe de titanio, producindo unha diminución da precisión xeométrica das pezas e un endurecemento por traballo que reduce severamente a súa resistencia á fatiga.

A elasticidade das aliaxes de titanio pode ser beneficiosa para o rendemento da peza, pero durante o corte, a deformación elástica da peza é unha causa esencial da vibración. A presión de corte fai que a peza "elástica" se afaste da ferramenta e rebote, polo que a fricción entre a ferramenta e a peza é maior que a acción de corte. O proceso de fricción tamén xera calor, agravando o problema da mala condutividade térmica das aliaxes de titanio.

Este problema é aínda máis grave cando se mecanizan pezas de paredes finas ou en forma de anel e facilmente deformables. Non é fácil mecanizar pezas de aliaxe de titanio de paredes finas coa precisión dimensional esperada. Cando a ferramenta afasta o material da peza de traballo, a deformación local da parede fina supera o rango elástico; prodúcese deformación plástica e a resistencia do material e a dureza do punto de corte aumentan significativamente. O mecanizado á velocidade de corte previamente determinada faise demasiado alta, o que provoca un desgaste afiado da ferramenta.

"Hot" é o "culpable" que fai que sexa difícil procesar aliaxes de titanio.

 

2. Coñecemento tecnolóxico para o mecanizado CNC de titanio 

Con base na comprensión do mecanismo de procesamento das aliaxes de titanio e engadindo experiencia, o coñecemento do proceso principal para procesar as aliaxes de titanio é o seguinte:

(1) As insercións con xeometría positiva utilízanse para reducir a forza de corte, a calor de corte e a deformación da peza.

(2) Manter unha alimentación constante para evitar o endurecemento da peza. A ferramenta debe estar sempre no estado de alimentación durante o proceso de corte e a cantidade de corte radial debe ser do 30% do raio durante o fresado.

(3) O fluído de corte de alta presión e gran fluxo úsase para garantir a estabilidade térmica do proceso de mecanizado e evitar a dexeneración da superficie da peza e danos na ferramenta debido á temperatura excesiva.

(4) Manteña o bordo da lámina afiado; as ferramentas romas provocan a acumulación de calor e o desgaste, o que provoca rapidamente un fallo da ferramenta.

(5) Mecanizado no estado máis suave da aliaxe de titanio na medida do posible porque o material faise máis difícil de mecanizar despois do endurecemento e o tratamento térmico aumenta a resistencia do material e o desgaste da inserción.

(6) Use un gran radio de punta ou chaflán para cortar o máximo posible no bordo de corte. Isto reduce a forza de corte e a calor en cada punto e evita a rotura local. Ao fresar aliaxes de titanio, entre os parámetros de corte, a velocidade de corte ten a influencia máis significativa na vida útil da ferramenta vc, seguida do compromiso radial (profundidade de fresado) ae.

 

3. Comeza coa folla para resolver o problema de procesamento de titanio

O desgaste da ranura de inserción durante o mecanizado de aliaxes de titanio é o desgaste local da parte traseira e frontal na dirección da profundidade de corte, que moitas veces é causado pola capa endurecida deixada polo procesamento anterior. A reacción química e a difusión da ferramenta e do material da peza a unha temperatura de procesamento de máis de 800 °C tamén son razóns para a formación de desgaste da ranura. Porque durante o proceso de mecanizado, as moléculas de titanio da peza acumúlanse na parte dianteira da folla e son "soldadas" ao bordo da lámina a alta presión e alta temperatura, formando un bordo construído. Cando o bordo construído despega o bordo de corte, elimina o revestimento de carburo da inserción, polo que o mecanizado de titanio require materiais e xeometrías de inserción únicas.c Mecanizado de precisión personalizado

 

4. Estrutura da ferramenta adecuada para o mecanizado de titanio

O foco do procesamento da aliaxe de titanio é a calor, e unha gran cantidade de fluído de corte a alta presión debe ser pulverizada sobre o bordo de corte de forma rápida e precisa para eliminar a calor rapidamente. Existen configuracións únicas de fresas específicamente para mecanizar titanio.