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 leggermente superiore a quella dell'acciaio con la stessa durezza. Tuttavia, il fenomeno fisico della lavorazione della lega di titanio è molto più complicato di quello della lavorazione dell'acciaio, il che fa sì che la lavorazione della lega di titanio debba affrontare enormi difficoltà.

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 taglio delle leghe di titanio non verrà trasferito rapidamente al pezzo o portato via dai trucioli. Tuttavia, si accumulerà nell'area di taglio e la temperatura generata può raggiungere i 1.000 °C o più, causando l'usura, la scheggiatura e la rottura rapida del tagliente dell'utensile. La formazione di un tagliente di riporto e la rapida comparsa di un tagliente usurato generano 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 una causa essenziale di vibrazione. La pressione di taglio fa sì che il pezzo "elastico" si allontani dall'utensile e rimbalzi, quindi l'attrito tra l'utensile e il pezzo è 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 parete sottile o a forma di anello, facilmente deformabili. Non è facile lavorare parti in lega di titanio a pareti sottili con la precisione dimensionale prevista. Quando l'utensile spinge via il materiale del pezzo, la deformazione locale della parete sottile supera il campo elastico; si verifica una deformazione plastica e la resistenza del materiale e la durezza della punta di taglio aumentano in modo significativo. La lavorazione alla velocità di taglio precedentemente determinata diventa troppo elevata, con conseguente usura tagliente dell'utensile.

"Caldo" è il "colpevole" che rende difficile la lavorazione delle leghe di titanio!

 

2. Know-how tecnologico per la lavorazione CNC del titanio 

Basandosi sulla comprensione del meccanismo di lavorazione delle leghe di titanio e sull'aggiunta di esperienza, il know-how del processo primario 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 dovrebbe essere sempre nello stato di avanzamento durante il processo di taglio e la quantità di taglio radiale dovrebbe 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 filo della lama affilato; gli utensili smussati causano accumulo di calore e usura, portando rapidamente al guasto dell'utensile.

(5) Lavorazione quanto più possibile allo stato più morbido della lega di titanio perché il materiale diventa più difficile da lavorare dopo l'indurimento e il trattamento termico aumenta la resistenza del materiale e 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 l'influenza più significativa 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 cause della formazione di 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, quindi la lavorazione del titanio richiede materiali e geometrie dell'inserto unici.cLavorazione di precisione personalizzata

 

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 rapido e accurato per rimuovere rapidamente il calore. Esistono configurazioni uniche di frese specifiche per la lavorazione del titanio.