Dlaczego stop tytanu jest materiałem trudnym w obróbce?

1. Zjawiska fizyczne obróbki tytanu

Siła skrawania podczas obróbki stopu tytanu jest tylko nieznacznie większa niż stali o tej samej twardości, ale 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 w procesie cięcia stopów tytanu nie będzie szybko przekazywane na obrabiany przedmiot ani odbierane przez wióry, ale będzie kumulować się w obszarze cięcia, a wytworzona temperatura może sięgać nawet 1 000°C i więcej , co spowoduje szybkie zużycie, odpryski i pęknięcia krawędzi tnącej narzędzia. Tworzenie się narostu na krawędzi i szybkie pojawianie się zużytej krawędzi powoduje z kolei powstawanie większej ilości 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 umocnienie przez zgniot, co poważnie zmniejsza ich wytrzymałość zmęczeniową.

Elastyczność stopów tytanu może być korzystna dla wydajności części, ale podczas cięcia odkształcenie sprężyste przedmiotu obrabianego jest ważną przyczyną wibracji. Nacisk skrawania powoduje, że „elastyczny” przedmiot obrabiany odsuwa się od narzędzia i odbija, tak że 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 części cienkościennych lub pierścieniowych, które łatwo ulegają odkształceniom. Obróbka cienkościennych części ze stopów tytanu z oczekiwaną dokładnością wymiarową nie jest łatwym zadaniem. Ponieważ gdy materiał przedmiotu obrabianego jest odpychany przez narzędzie, lokalne odkształcenie cienkiej ścianki przekroczyło zakres sprężystości i następuje odkształcenie plastyczne, a wytrzymałość materiału i twardość punktu skrawania znacznie wzrastają. W tym momencie obróbka z ustaloną wcześniej prędkością skrawania staje się zbyt wysoka, co dodatkowo skutkuje ostrym zużyciem narzędzia.

„Gorący” jest „winowajcą” trudnych w obróbce stopów tytanu!

2. Wiedza technologiczna dotobróbka CNC tytanu

Na podstawie zrozumienia mechanizmu przetwarzania stopów tytanu i dodania wcześniejszych doświadczeń, główna wiedza dotycząca procesów przetwarzania stopów tytanu jest następująca:

(1) Płytki o dodatniej geometrii stosowane są w celu zmniejszenia siły skrawania, ciepła skrawania i odkształcenia przedmiotu obrabianego.

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

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

(4) Utrzymuj ostre krawędzie ostrza, tępe narzędzia są przyczyną gromadzenia się ciepła i zużycia, co może łatwo doprowadzić 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 zwiększa 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, spośród 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 jedną z przyczyn powstawania zużycia rowków. Ponieważ podczas procesu obróbki cząsteczki tytanu przedmiotu obrabianego gromadzą się w przedniej części ostrza i są „zgrzewane” z krawędzią ostrza pod wysokim ciśnieniem i wysoką temperaturą, tworząc narost. Kiedy narost odrywa się od krawędzi skrawającej, usuwa węglikową powłokę płytki, zatem obróbka tytanu wymaga specjalnych materiałów i geometrii płytek.niestandardowa precyzyjna obróbka

4. Konstrukcja narzędzia odpowiednia do obróbki tytanu

Obróbka stopu tytanu skupia się głównie na ciepłu, dlatego na krawędź skrawającą należy w odpowiednim czasie i dokładnie natryskiwać dużą ilość chłodziwa pod wysokim ciśnieniem, aby szybko usunąć ciepło. Na rynku dostępne są unikalne konfiguracje frezów przeznaczone specjalnie do obróbki tytanu.