Desde a descoberta do titânio em 1790, os humanos têm explorado as suas propriedades extraordinárias há mais de um século. Em 1910, o titânio metálico foi produzido pela primeira vez, mas a jornada para o uso de ligas de titânio foi longa e desafiadora. Somente em 1951 a produção industrial se tornou uma realidade.
As ligas de titânio são conhecidas por sua alta resistência específica, resistência à corrosão, resistência a altas temperaturas e resistência à fadiga. Eles pesam apenas 60% do aço no mesmo volume, mas são mais fortes que o aço-liga. Devido a essas excelentes propriedades, as ligas de titânio estão sendo cada vez mais utilizadas em diversos campos, incluindo aviação, aeroespacial, geração de energia, energia nuclear, transporte marítimo, produtos químicos e equipamentos médicos.
Razões pelas quais as ligas de titânio são difíceis de processar
As quatro principais características das ligas de titânio – baixa condutividade térmica, endurecimento significativo, alta afinidade com ferramentas de corte e deformação plástica limitada – são os principais motivos pelos quais esses materiais são difíceis de processar. Seu desempenho de corte é apenas cerca de 20% do aço fácil de cortar.
Baixa condutividade térmica
As ligas de titânio têm uma condutividade térmica que é apenas cerca de 16% da do aço 45#. Esta capacidade limitada de dissipar o calor durante o processamento leva a um aumento significativo na temperatura na aresta de corte; na verdade, a temperatura da ponta durante o processamento pode exceder a do aço 45# em mais de 100%. Esta temperatura elevada causa facilmente desgaste difuso na ferramenta de corte.
Endurecimento por trabalho severo
A liga de titânio exibe um fenômeno significativo de endurecimento por trabalho, resultando em uma camada de endurecimento superficial mais pronunciada em comparação com o aço inoxidável. Isso pode levar a desafios no processamento subsequente, como aumento do desgaste das ferramentas.
Alta afinidade com ferramentas de corte
Adesão severa com metal duro contendo titânio.
Pequena deformação plástica
O módulo de elasticidade do aço 45 é aproximadamente a metade, levando a uma recuperação elástica significativa e atrito severo. Além disso, a peça de trabalho é suscetível a deformações de fixação.
Dicas tecnológicas para usinagem de ligas de titânio
Com base no nosso conhecimento dos mecanismos de usinagem de ligas de titânio e em experiências anteriores, aqui estão as principais recomendações tecnológicas para usinagem desses materiais:
- Use lâminas com geometria de ângulo positivo para minimizar as forças de corte, reduzir o calor de corte e diminuir a deformação da peça de trabalho.
- Mantenha uma taxa de avanço constante para evitar o endurecimento da peça. A ferramenta deve estar sempre em avanço durante o processo de corte. Para fresamento, a profundidade radial de corte (ae) deverá ser 30% do raio da ferramenta.
- Empregue fluidos de corte de alta pressão e alto fluxo para garantir estabilidade térmica durante a usinagem, evitando degeneração superficial e danos à ferramenta devido a temperaturas excessivas.
- Mantenha o fio da lâmina afiado. Ferramentas cegas podem levar ao acúmulo de calor e ao aumento do desgaste, aumentando significativamente o risco de falha da ferramenta.
- Usine ligas de titânio em seu estado mais macio sempre que possível.Processamento de usinagem CNCtorna-se mais difícil após o endurecimento, pois o tratamento térmico aumenta a resistência do material e acelera o desgaste da lâmina.
- Use um raio de ponta grande ou chanfro ao cortar para maximizar a área de contato da lâmina. Esta estratégia pode reduzir as forças de corte e o calor em cada ponto, ajudando a prevenir quebras locais. Ao fresar ligas de titânio, a velocidade de corte tem o impacto mais significativo na vida útil da ferramenta, seguida pela profundidade de corte radial.
Resolva problemas de processamento de titânio começando pela lâmina.
O desgaste da ranhura da lâmina que ocorre durante o processamento de ligas de titânio é um desgaste localizado que ocorre ao longo da parte traseira e frontal da lâmina, seguindo a direção da profundidade de corte. Esse desgaste geralmente é causado por uma camada endurecida que sobrou de processos de usinagem anteriores. Além disso, em temperaturas de processamento superiores a 800°C, reações químicas e difusão entre a ferramenta e o material da peça contribuem para a formação de desgaste na ranhura.
Durante a usinagem, as moléculas de titânio da peça podem se acumular na frente da lâmina devido à alta pressão e temperatura, levando a um fenômeno conhecido como aresta postiça. Quando esta aresta postiça se separa da lâmina, ela pode remover o revestimento de carboneto da lâmina. Como resultado, o processamento de ligas de titânio exige o uso de materiais e geometrias de lâmina especializadas.
Estrutura da ferramenta adequada para processamento de titânio
O processamento de ligas de titânio gira principalmente em torno do gerenciamento de calor. Para dissipar o calor de forma eficaz, uma quantidade significativa de fluido de corte de alta pressão deve ser aplicada com precisão e rapidez na aresta de corte. Além disso, existem designs de fresas especializados disponíveis que são especificamente adaptados para o processamento de ligas de titânio.
A partir do método de usinagem específico
Virando
Os produtos de liga de titânio podem atingir boa rugosidade superficial durante o torneamento e o endurecimento por trabalho não é severo. Porém, a temperatura de corte é alta, o que leva ao rápido desgaste da ferramenta. Para abordar essas características, focamos principalmente nas seguintes medidas relativas a ferramentas e parâmetros de corte:
Materiais de ferramentas:Com base nas condições existentes da fábrica, os materiais das ferramentas YG6, YG8 e YG10HT são selecionados.
Parâmetros de geometria da ferramenta:ângulos dianteiros e traseiros apropriados da ferramenta, arredondamento da ponta da ferramenta.
Ao girar o círculo externo, é importante manter uma velocidade de corte baixa, um avanço moderado, uma profundidade de corte mais profunda e um resfriamento adequado. A ponta da ferramenta não deve ficar mais alta que o centro da peça de trabalho, pois isso pode fazer com que ela fique presa. Além disso, ao fazer acabamento e tornear peças com paredes finas, o ângulo de deflexão principal da ferramenta geralmente deve estar entre 75 e 90 graus.
Fresagem
O fresamento de produtos de liga de titânio é mais difícil do que o torneamento, porque o fresamento é um corte intermitente e os cavacos são fáceis de aderir à lâmina. Quando os dentes pegajosos cortam a peça novamente, os cavacos pegajosos são arrancados e um pequeno pedaço do material da ferramenta é removido, resultando em lascas, o que reduz bastante a durabilidade da ferramenta.
Método de fresagem:geralmente usam fresamento descendente.
Material da ferramenta:aço rápido M42.
O fresamento descendente normalmente não é usado para processar ligas de aço. Isto se deve principalmente à influência da folga entre o parafuso de avanço da máquina-ferramenta e a porca. Durante o fresamento descendente, à medida que a fresa engata na peça de trabalho, a força componente na direção de avanço se alinha com a própria direção de avanço. Este alinhamento pode levar a movimentos intermitentes da mesa da peça, aumentando o risco de quebra da ferramenta.
Além disso, no fresamento descendente, os dentes da fresa encontram uma camada dura na aresta de corte, o que pode causar danos à ferramenta. No fresamento reverso, os cavacos passam de finos para grossos, tornando a fase inicial de corte propensa ao atrito seco entre a ferramenta e a peça. Isto pode exacerbar a adesão dos cavacos e o lascamento da ferramenta.
Para obter um fresamento mais suave de ligas de titânio, várias considerações devem ser levadas em consideração: reduzir o ângulo frontal e aumentar o ângulo traseiro em comparação com fresas padrão. É aconselhável usar velocidades de fresagem mais baixas e optar por fresas de dentes afiados, evitando fresas com dentes de pá.
Tocando
Ao rosquear produtos de liga de titânio, pequenos cavacos podem aderir facilmente à lâmina e à peça de trabalho. Isso leva ao aumento da rugosidade e do torque da superfície. A seleção e o uso inadequados de machos podem causar endurecimento por trabalho, resultar em eficiência de processamento muito baixa e, ocasionalmente, levar à quebra do macho.
Para otimizar o rosqueamento, é aconselhável priorizar o uso de um rosqueamento ignorado de um thread no local. O número de dentes na torneira deve ser menor do que o de uma torneira padrão, normalmente em torno de 2 a 3 dentes. É preferível um ângulo de corte maior, com a seção cônica geralmente medindo 3 a 4 comprimentos de rosca. Para ajudar na remoção de cavacos, um ângulo de inclinação negativo também pode ser retificado no cone de corte. Usar machos mais curtos pode aumentar a rigidez do cone. Além disso, o cone reverso deve ser ligeiramente maior que o padrão para reduzir o atrito entre o cone e a peça de trabalho.
Alargamento
Ao alargar ligas de titânio, o desgaste da ferramenta geralmente não é severo, permitindo o uso de alargadores de metal duro e de aço rápido. Ao utilizar alargadores de metal duro, é essencial garantir a rigidez do sistema de processo, semelhante ao utilizado na furação, para evitar lascamento do alargador.
O principal desafio no alargamento de furos em ligas de titânio é conseguir um acabamento liso. Para evitar que a lâmina grude na parede do furo, a largura da lâmina do alargador deve ser cuidadosamente estreitada usando uma pedra de óleo, garantindo ao mesmo tempo resistência suficiente. Normalmente, a largura da lâmina deve estar entre 0,1 mm e 0,15 mm.
A transição entre a aresta de corte e a seção de calibração deve apresentar um arco suave. A manutenção regular é necessária após o desgaste, garantindo que o tamanho do arco de cada dente permaneça consistente. Se necessário, a seção de calibração pode ser ampliada para melhor desempenho.
Perfuração
A perfuração de ligas de titânio apresenta desafios significativos, muitas vezes fazendo com que as brocas queimem ou quebrem durante o processamento. Isso resulta principalmente de problemas como retificação inadequada da broca, remoção insuficiente de cavacos, resfriamento inadequado e baixa rigidez do sistema.
Para perfurar ligas de titânio com eficácia, é essencial focar nos seguintes fatores: garantir o desbaste adequado da broca, usar um ângulo superior maior, reduzir o ângulo frontal da borda externa, aumentar o ângulo posterior da borda externa e ajustar a conicidade traseira para ser 2 a 3 vezes maior que uma broca padrão. É importante retrair frequentemente a ferramenta para remover os cavacos rapidamente, ao mesmo tempo que monitora a forma e a cor dos cavacos. Se os cavacos parecerem embaçados ou se sua cor mudar durante a perfuração, isso indica que a broca está ficando cega e deve ser substituída ou afiada.
Além disso, o gabarito de perfuração deve ser fixado com segurança à bancada, com a lâmina guia próxima à superfície de processamento. É aconselhável usar uma broca curta sempre que possível. Quando a alimentação manual é empregada, deve-se tomar cuidado para não avançar ou recuar a broca dentro do furo. Fazer isso pode fazer com que a lâmina da broca esfregue contra a superfície de processamento, causando endurecimento e embotamento da broca.
Moagem
Problemas comuns encontrados durante a retificaçãoPeças de liga de titânio CNCincluem entupimento do rebolo devido a cavacos presos e queimaduras superficiais nas peças. Isso ocorre porque as ligas de titânio apresentam baixa condutividade térmica, o que leva a altas temperaturas na zona de retificação. Isto, por sua vez, causa ligação, difusão e fortes reações químicas entre a liga de titânio e o material abrasivo.
A presença de cavacos pegajosos e rebolos entupidos reduz significativamente a taxa de retificação. Além disso, a difusão e as reações químicas podem resultar em queimaduras na superfície da peça, reduzindo, em última análise, a resistência à fadiga da peça. Este problema é particularmente pronunciado quando se retifica peças fundidas de liga de titânio.
Para resolver este problema, as medidas tomadas são:
Escolha o material do rebolo apropriado: carboneto de silício verde TL. Dureza do rebolo ligeiramente inferior: ZR1.
O corte de materiais de liga de titânio deve ser controlado através de materiais de ferramentas, fluidos de corte e parâmetros de processamento para aumentar a eficiência geral do processamento.
Se você quiser saber mais ou perguntar, não hesite em entrar em contatoinfo@anebon.com
Venda quente: Fábrica na China produzindoComponentes de torneamento CNCe pequeno CNCComponentes de fresagem.
A Anebon concentra-se na expansão no mercado internacional e estabeleceu uma forte base de clientes em países europeus, EUA, Médio Oriente e África. A empresa prioriza a qualidade como alicerce e garante um atendimento de excelência para atender às necessidades de todos os clientes.
Horário da postagem: 29 de outubro de 2024