Zakaj je titanova zlitina težko obdelati?

 

1. Fizikalni pojavi pri obdelavi titana

Rezalna sila pri obdelavi titanove zlitine je nekoliko večja kot pri jeklu z enako trdoto. Kljub temu je fizikalni pojav obdelave titanove zlitine veliko bolj zapleten kot obdelava jekla, zaradi česar se obdelava titanove zlitine sooča z ogromnimi težavami.

Toplotna prevodnost večine titanovih zlitin je zelo nizka, le 1/7 jekla in 1/16 aluminija. Zato toplota, ki nastane pri rezanju titanovih zlitin, ne bo hitro prenesena na obdelovanec ali odvzeta z odrezki. Kljub temu se bo kopičil v območju rezanja, ustvarjena temperatura pa je lahko celo do 1000 °C ali več, kar bo povzročilo hitro obrabo, okrušenje in pokanje rezalnega roba orodja. Nastajanje nakopičenega roba in hiter pojav obrabljenega roba ustvarjata več toplote v območju rezanja, kar dodatno skrajša življenjsko dobo orodja.obdelava titana

Visoke temperature, ki nastanejo med postopkom rezanja, prav tako uničijo površinsko celovitost delov iz titanove zlitine, kar ima za posledico zmanjšanje geometrijske natančnosti delov in delovno utrjevanje, ki resno zmanjša njihovo odpornost proti utrujenosti.

Elastičnost titanovih zlitin je lahko koristna za delovanje delov, vendar je med rezanjem elastična deformacija obdelovanca bistveni vzrok za vibracije. Rezalni pritisk povzroči, da se "elastični" obdelovanec odmakne od orodja in odskoči, zato je trenje med orodjem in obdelovancem večje od rezalne akcije. Proces trenja ustvarja tudi toploto, kar poslabša problem slabe toplotne prevodnosti titanovih zlitin.

Ta težava je še hujša pri obdelavi tankostenskih ali obročastih, zlahka deformiranih delov. Tankostenske dele iz titanove zlitine ni lahko obdelati do pričakovane dimenzijske natančnosti. Ko orodje potisne material obdelovanca stran, lokalna deformacija tanke stene preseže elastično območje; pride do plastične deformacije, trdnost materiala in trdota rezalne točke pa se znatno povečata. Obdelava pri predhodno določeni rezalni hitrosti postane previsoka, kar povzroči močno obrabo orodja.

"Vroče" je "krivec", zaradi katerega je obdelava titanovih zlitin zahtevna!

 

2. Tehnološko znanje in izkušnje za CNC obdelavo titana 

Na podlagi razumevanja mehanizma obdelave titanovih zlitin in dodajanja izkušenj je primarno procesno znanje in izkušnje za obdelavo titanovih zlitin naslednje:

(1) Ploščice s pozitivno geometrijo se uporabljajo za zmanjšanje rezalne sile obdelovanca, rezalne toplote in deformacije.

(2) Vzdržujte konstanten pomik, da preprečite utrjevanje obdelovanca. Orodje mora biti med postopkom rezanja vedno v stanju pomika, količina radialnega rezanja pa mora med rezkanjem znašati 30 % polmera.

(3) Rezalna tekočina z visokim pritiskom in velikim pretokom se uporablja za zagotovitev toplotne stabilnosti obdelovalnega procesa in preprečevanje degeneracije površine obdelovanca in poškodbe orodja zaradi previsoke temperature.

(4) Rob rezila naj bo oster; topa orodja povzročajo kopičenje toplote in obrabo, kar hitro povzroči okvaro orodja.

(5) Strojna obdelava v najmehkejšem stanju titanove zlitine, kolikor je to mogoče, ker postane material po utrjevanju zahtevnejši za strojno obdelavo, toplotna obdelava pa poveča trdnost materiala in obrabo ploščice.

(6) Uporabite velik polmer ali posnetek, da čim bolj zarežete v rezalni rob. To zmanjša rezalno silo in toploto na vsaki točki ter prepreči lokalne zlome. Pri rezkanju titanovih zlitin ima med rezalnimi parametri najpomembnejši vpliv na življenjsko dobo orodja vc rezalna hitrost, sledi ji radialni vprijem (globina rezkanja) ae.

 

3. Začnite z rezilom, da rešite problem obdelave titana

Obraba utora ploščice pri obdelavi titanovih zlitin je lokalna obraba zadnje in sprednje strani v smeri globine reza, ki je pogosto posledica utrjene plasti, ki je ostala po predhodni obdelavi. Kemična reakcija in difuzija orodja in materiala obdelovanca pri temperaturi obdelave nad 800 °C sta tudi vzrok za nastanek obrabe utorov. Ker se med obdelovalnim procesom molekule titana obdelovanca kopičijo na sprednji strani rezila in se pod visokim pritiskom in visoko temperaturo "privarijo" na rob rezila ter tvorijo vgrajen rob. Ko se vgrajeni rob odlušči od rezalnega roba, odvzame karbidno prevleko ploščice, zato strojna obdelava titana zahteva edinstvene materiale in geometrijo ploščic.cNatančna obdelava po meri

 

4. Struktura orodja, primerna za obdelavo titana

Poudarek obdelave titanove zlitine je toplota, zato je treba na rezalni rob takoj in natančno razpršiti veliko količino visokotlačne rezalne tekočine, da hitro odstranimo toploto. Obstajajo edinstvene konfiguracije rezkarjev posebej za obdelavo titana.