Prečo je zliatina titánu ťažko spracovateľný materiál?

 

1. Fyzikálne javy obrábania titánu

Rezná sila spracovania titánovej zliatiny je o niečo vyššia ako rezná sila ocele s rovnakou tvrdosťou. Fyzikálny jav spracovania zliatiny titánu je však oveľa komplikovanejší ako proces spracovania ocele, čo spôsobuje, že spracovanie zliatiny titánu čelí obrovským ťažkostiam.

Tepelná vodivosť väčšiny zliatin titánu je veľmi nízka, iba 1/7 ocele a 1/16 hliníka. Preto teplo vznikajúce pri rezaní titánových zliatin nebude rýchlo prenesené na obrobok ani odvedené trieskami. Napriek tomu sa bude hromadiť v oblasti rezu a vytvorená teplota môže byť až 1 000 °C alebo viac, čo spôsobí rýchle opotrebovanie, vylamovanie a praskanie reznej hrany nástroja. Tvorba nahromadenej hrany a rýchly vzhľad opotrebovanej hrany vytvára viac tepla v oblasti rezu, čím sa ďalej skracuje životnosť nástroja.obrábanie titánu

Vysoké teploty vznikajúce počas procesu rezania tiež ničia povrchovú integritu dielov zo zliatiny titánu, čo vedie k zníženiu geometrickej presnosti dielov a mechanickému spevneniu, ktoré výrazne znižuje ich únavovú pevnosť.

Elasticita titánových zliatin môže byť prospešná pre výkon dielu, ale počas rezania je elastická deformácia obrobku podstatnou príčinou vibrácií. Rezný tlak spôsobuje, že sa „elastický“ obrobok vzďaľuje od nástroja a odskakuje, takže trenie medzi nástrojom a obrobkom je väčšie ako rezný účinok. Proces trenia tiež vytvára teplo, čím sa zhoršuje problém zlej tepelnej vodivosti titánových zliatin.

Tento problém je ešte závažnejší pri obrábaní tenkostenných alebo prstencových dielov, ktoré sa ľahko deformujú. Nie je jednoduché opracovať tenkostenné diely z titánovej zliatiny na očakávanú rozmerovú presnosť. Keď nástroj tlačí materiál obrobku preč, lokálna deformácia tenkej steny presiahne elastický rozsah; dochádza k plastickej deformácii a výrazne sa zvyšuje pevnosť materiálu a tvrdosť rezného bodu. Obrábanie pri predtým určenej reznej rýchlosti je príliš vysoké, čo vedie k ostrému opotrebovaniu nástroja.

„Horúce“ je „vinníkom“, ktorý sťažuje spracovanie zliatin titánu!

 

2. Technologické know-how pre CNC obrábanie titánu 

Na základe pochopenia mechanizmu spracovania titánových zliatin a pridania skúseností je primárne procesné know-how na spracovanie titánových zliatin nasledovné:

(1) Doštičky s pozitívnou geometriou sa používajú na zníženie reznej sily obrobku, rezného tepla a deformácie.

(2) Udržujte konštantný posuv, aby ste zabránili stvrdnutiu obrobku. Nástroj by mal byť počas procesu rezania vždy v stave posuvu a veľkosť radiálneho rezu by mala byť 30 % polomeru počas frézovania.

(3) Vysokotlaková rezná kvapalina s veľkým prietokom sa používa na zabezpečenie tepelnej stability procesu obrábania a na zabránenie degenerácii povrchu obrobku a poškodeniu nástroja v dôsledku nadmernej teploty.

(4) Udržujte ostrie čepele ostré; tupé nástroje spôsobujú hromadenie tepla a opotrebovanie, čo rýchlo vedie k poruche nástroja.

(5) Obrábanie v čo najjemnejšom stave titánovej zliatiny, pretože materiál sa po kalení stáva náročnejším na obrábanie a tepelné spracovanie zvyšuje pevnosť materiálu a opotrebovanie vložky.

(6) Použite veľký polomer špičky alebo skosenie na rezanie čo najviac do reznej hrany. To znižuje reznú silu a teplo v každom bode a zabraňuje lokálnemu zlomeniu. Pri frézovaní zliatin titánu má spomedzi rezných parametrov najvýraznejší vplyv na životnosť nástroja vc rezná rýchlosť a potom radiálny záber (hĺbka frézovania) ae.

 

3. Začnite s čepeľou, aby ste vyriešili problém spracovania titánu

Opotrebenie drážky doštičky pri obrábaní titánových zliatin je lokálne opotrebovanie zadnej a prednej strany v smere hĺbky rezu, ktoré je často spôsobené zatvrdnutou vrstvou zanechanou predchádzajúcim spracovaním. Príčinou vzniku opotrebenia drážky je aj chemická reakcia a difúzia nástroja a materiálu obrobku pri teplote spracovania vyššej ako 800 °C. Pretože počas procesu obrábania sa molekuly titánu z obrobku hromadia v prednej časti čepele a pod vysokým tlakom a vysokou teplotou sa „privaria“ k ostriu čepele, čím sa vytvorí nahromadená hrana. Keď sa nahromadená hrana odlepí od reznej hrany, odoberie karbidový povlak doštičky, takže obrábanie titánu vyžaduje jedinečné materiály a geometrie doštičiek.cZakázkové presné obrábanie

 

4. Štruktúra nástroja vhodná na obrábanie titánu

Ťažiskom spracovania titánovej zliatiny je teplo a na reznú hranu sa musí rýchlo a presne nastriekať veľké množstvo vysokotlakovej reznej kvapaliny, aby sa teplo rýchlo odstránilo. Existujú jedinečné konfigurácie fréz špeciálne na obrábanie titánu.