Perché la lega di titanio è un materiale difficile da lavorare?

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 estremamente 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 delle leghe di titanio non verrà trasferito rapidamente al pezzo o portato via dai trucioli, ma si accumulerà nell'area di taglio e la temperatura generata può raggiungere 1 000 °C o più , che causerà la rapida usura, scheggiatura e rottura del tagliente dell'utensile. La formazione del tagliente di riporto, la rapida comparsa di un tagliente usurato, a sua volta genera più calore nella zona di taglio, accorciando ulteriormente la vita dell'utensile.lavorazione del titanio

Le alte temperature generate durante il processo di taglio distruggono anche l'integrità superficiale delle parti in lega di titanio, con conseguente diminuzione della precisione geometrica delle parti e incrudimento che riduce gravemente la loro resistenza alla 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" si allontani dall'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, aggravando 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 in lega di titanio a pareti sottili 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 e si verifica una deformazione plastica, e la resistenza del materiale e la durezza del punto di taglio aumentano in modo significativo. A questo punto, la lavorazione alla velocità di taglio precedentemente determinata diventa troppo elevata, con conseguente ulteriore usura dell'utensile.

"Caldo" è il "colpevole" della difficoltà di lavorazione delle leghe di titanio!

2. Know-how tecnologico perlavorazione CNC del titanio

Sulla base della comprensione del meccanismo di lavorazione delle leghe di titanio e dell'aggiunta dell'esperienza passata, il principale know-how del processo per la lavorazione delle leghe di titanio è il seguente:

(1) Gli inserti con geometria positiva vengono utilizzati 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 deve essere sempre nello stato di avanzamento durante il processo di taglio e 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 a temperatura eccessiva.

(4) Mantenere il bordo della lama affilato, gli utensili smussati sono la causa dell'accumulo di calore e dell'usura, che possono facilmente portare al guasto dell'utensile.

(5) Lavorazione quanto più possibile allo stato più morbido della lega di titanio, poiché il materiale diventa più difficile da lavorare dopo l'indurimento e il trattamento termico aumenta la resistenza del materiale e aumenta l'usura dell'inserto.

(6) Utilizzare un raggio di punta o uno smusso ampio per tagliare quanto più possibile il tagliente. Ciò riduce la forza di taglio e il calore in ogni punto e previene la rottura locale. 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 dall'impegno radiale (profondità di fresatura) ae.

3. Inizia con la lama per risolvere il problema della lavorazione del titanio

L'usura della scanalatura dell'inserto durante la lavorazione delle leghe di titanio è l'usura locale della parte posteriore e anteriore in direzione della profondità di taglio, che spesso è causata dallo strato indurito lasciato dalla lavorazione precedente. Anche la reazione chimica e la diffusione dell'utensile e del materiale del pezzo ad una temperatura di lavorazione superiore a 800 °C sono uno dei motivi per la formazione dell'usura delle scanalature. Perché durante il processo di lavorazione, le molecole di titanio del pezzo si accumulano nella parte anteriore della lama e vengono "saldate" al bordo della lama sotto alta pressione e alta temperatura, formando un 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.lavorazioni meccaniche di precisione personalizzate

4. Struttura dell'utensile adatta alla lavorazione del titanio

Il focus della lavorazione della lega di titanio è il calore e 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 configurazioni uniche di frese specifiche per la lavorazione del titanio.