Dlaczego stop tytanu jest materiałem trudnym w obróbce?

 

1. Zjawiska fizyczne obróbki tytanu

Siła skrawania podczas obróbki stopu tytanu jest nieco większa niż w przypadku stali o tej samej twardości. Jednak zjawisko fizyczne obróbki stopu tytanu jest znacznie bardziej skomplikowane niż obróbki stali, co sprawia, że ​​obróbka stopu tytanu napotyka ogromne trudności.

Przewodność cieplna większości stopów tytanu jest bardzo niska, tylko 1/7 stali i 1/16 aluminium. Dlatego ciepło powstające podczas skrawania stopów tytanu nie będzie szybko przekazywane na obrabiany przedmiot ani odbierane przez wióry. Mimo to będzie się on gromadził w obszarze skrawania, a wygenerowana temperatura może sięgać nawet 1000°C lub więcej, co spowoduje szybkie zużycie, wykruszanie i pękanie krawędzi tnącej narzędzia. Tworzenie się narostu na krawędzi i szybkie pojawianie się zużytej krawędzi generuje więcej ciepła w obszarze skrawania, co jeszcze bardziej skraca żywotność narzędzia.obróbka tytanu

Wysokie temperatury powstające podczas procesu cięcia niszczą również integralność powierzchni części ze stopu tytanu, powodując zmniejszenie dokładności geometrycznej części i hartowanie, które poważnie zmniejsza ich wytrzymałość zmęczeniową.

Elastyczność stopów tytanu może być korzystna dla wydajności części, ale podczas cięcia odkształcenie sprężyste przedmiotu obrabianego jest istotną przyczyną wibracji. Nacisk skrawania powoduje, że „elastyczny” przedmiot obrabiany odsuwa się od narzędzia i odbija, w związku z czym tarcie pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym jest większe niż siła skrawania. Proces tarcia generuje również ciepło, co pogłębia problem słabej przewodności cieplnej stopów tytanu.

Problem ten staje się jeszcze poważniejszy w przypadku obróbki cienkościennych lub pierścieniowych, łatwo odkształcających się części. Obróbka cienkościennych części ze stopów tytanu z oczekiwaną dokładnością wymiarową nie jest łatwa. Kiedy narzędzie odpycha materiał przedmiotu obrabianego, lokalne odkształcenie cienkiej ścianki przekracza zakres sprężystości; następuje odkształcenie plastyczne, a wytrzymałość materiału i twardość punktu skrawania znacznie wzrastają. Obróbka z wcześniej ustaloną prędkością skrawania staje się zbyt duża, co skutkuje ostrym zużyciem narzędzia.

„Gorąca” jest „winowajcą”, która utrudnia obróbkę stopów tytanu!

 

2. Wiedza technologiczna dotycząca obróbki CNC tytanu 

Bazując na zrozumieniu mechanizmu przetwarzania stopów tytanu i dodanym doświadczeniu, podstawowa wiedza na temat procesów przetwarzania stopów tytanu jest następująca:

(1) Płytki o dodatniej geometrii służą do zmniejszania siły skrawania przedmiotu obrabianego, ciepła skrawania i odkształceń.

(2) Utrzymuj stały posuw, aby uniknąć stwardnienia przedmiotu obrabianego. Podczas procesu skrawania narzędzie powinno zawsze znajdować się w stanie posuwu, a wielkość skrawania promieniowego powinna wynosić 30% promienia podczas frezowania.

(3) Płyn obróbkowy pod wysokim ciśnieniem i o dużym przepływie zapewnia stabilność termiczną procesu obróbki i zapobiega degeneracji powierzchni przedmiotu obrabianego oraz uszkodzeniu narzędzia na skutek nadmiernej temperatury.

(4) Utrzymuj ostrze ostre; tępe narzędzia powodują nagrzewanie się i zużycie, co szybko prowadzi do awarii narzędzia.

(5) Obróbka możliwie najmiększego stopu tytanu, ponieważ po utwardzeniu materiał staje się trudniejszy w obróbce, a obróbka cieplna zwiększa wytrzymałość materiału i zużycie płytki.

(6) Użyj dużego promienia naroża lub fazowania, aby wciąć jak najgłębiej w krawędź skrawającą. Zmniejsza to siłę skrawania i ciepło w każdym miejscu oraz zapobiega miejscowym pęknięciom. Podczas frezowania stopów tytanu, wśród parametrów skrawania, największy wpływ na trwałość narzędzia vc ma prędkość skrawania, a w dalszej kolejności zagłębienie promieniowe (głębokość frezowania) ae.

 

3. Zacznij od ostrza, aby rozwiązać problem obróbki tytanu

Zużycie rowka płytki podczas obróbki stopów tytanu to miejscowe zużycie tylnej i przedniej części w kierunku głębokości skrawania, które często spowodowane jest przez warstwę utwardzoną pozostawioną po poprzedniej obróbce. Reakcja chemiczna i dyfuzja narzędzia i materiału przedmiotu obrabianego w temperaturze obróbki przekraczającej 800°C są również przyczyną powstawania zużycia rowków. Ponieważ podczas procesu obróbki cząsteczki tytanu przedmiotu obrabianego gromadzą się w przedniej części ostrza i pod wpływem wysokiego ciśnienia i wysokiej temperatury są „zgrzewane” z krawędzią ostrza, tworząc narost. Kiedy narost na krawędzi odrywa się od krawędzi skrawającej, usuwa węglikową powłokę płytki, dlatego obróbka tytanu wymaga unikalnych materiałów i geometrii płytek.cDokładna obróbka na zamówienie

 

4. Konstrukcja narzędzia odpowiednia do obróbki tytanu

Obróbka stopu tytanu skupia się głównie na cieple, dlatego na krawędź skrawającą należy szybko i dokładnie natryskiwać dużą ilość płynu obróbczego pod wysokim ciśnieniem, aby szybko usunąć ciepło. Istnieją unikalne konfiguracje frezów specjalnie do obróbki tytanu.