เหตุใดโลหะผสมไทเทเนียมจึงเป็นวัสดุที่ตัดเฉือนได้ยาก

 

1. ปรากฏการณ์ทางกายภาพของการตัดเฉือนไทเทเนียม

แรงตัดของการแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมนั้นสูงกว่าเหล็กที่มีความแข็งเท่ากันเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม ปรากฏการณ์ทางกายภาพของการแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมนั้นซับซ้อนกว่าการแปรรูปเหล็กมาก ซึ่งทำให้การแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมเผชิญกับความยากลำบากอย่างมาก

ค่าการนำความร้อนของโลหะผสมไททาเนียมส่วนใหญ่ต่ำมาก เพียง 1/7 ของเหล็กและ 1/16 ของอะลูมิเนียม ดังนั้นความร้อนที่เกิดขึ้นเมื่อตัดโลหะผสมไททาเนียมจะไม่ถูกถ่ายโอนไปยังชิ้นงานอย่างรวดเร็วหรือถูกชิปออกไป แต่ยังคงสะสมอยู่ในพื้นที่ตัด และอุณหภูมิที่เกิดขึ้นอาจสูงถึง 1,000 °C หรือมากกว่า ซึ่งจะทำให้คมตัดของเครื่องมือสึกหรอ แตกหัก และแตกร้าวอย่างรวดเร็ว การก่อตัวของคมตัดและการปรากฏอย่างรวดเร็วของคมตัดที่ชำรุดจะทำให้เกิดความร้อนในบริเวณการตัดมากขึ้น ส่งผลให้อายุการใช้งานของเครื่องมือสั้นลงเครื่องจักรกลไทเทเนียม

อุณหภูมิสูงที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการตัดยังทำลายความสมบูรณ์ของพื้นผิวของชิ้นส่วนโลหะผสมไททาเนียม ส่งผลให้ความแม่นยำทางเรขาคณิตของชิ้นส่วนลดลง และการแข็งตัวของงานซึ่งจะช่วยลดความต้านทานต่อความเมื่อยล้าอย่างรุนแรง

ความยืดหยุ่นของโลหะผสมไททาเนียมอาจเป็นประโยชน์ต่อประสิทธิภาพของชิ้นส่วน แต่ในระหว่างการตัด การเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นของชิ้นงานเป็นสาเหตุสำคัญของการสั่นสะเทือน แรงกดในการตัดทำให้ชิ้นงาน "ยืดหยุ่น" เคลื่อนออกจากเครื่องมือและเด้งกลับ ดังนั้นแรงเสียดทานระหว่างเครื่องมือกับชิ้นงานจึงมีมากกว่าการตัด กระบวนการเสียดสียังก่อให้เกิดความร้อน ซึ่งทำให้ปัญหาการนำความร้อนของโลหะผสมไทเทเนียมแย่ลง

ปัญหานี้รุนแรงยิ่งขึ้นเมื่อตัดเฉือนชิ้นส่วนที่มีผนังบางหรือเป็นวงแหวนและเปลี่ยนรูปได้ง่าย ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะตัดเฉือนชิ้นส่วนโลหะผสมไทเทเนียมที่มีผนังบางให้ได้ความแม่นยำของขนาดตามที่คาดหวัง เมื่อเครื่องมือดันวัสดุชิ้นงานออกไป การเสียรูปเฉพาะที่ของผนังบางจะเกินช่วงยืดหยุ่น การเสียรูปของพลาสติกเกิดขึ้น และความแข็งแรงของวัสดุและความแข็งของจุดตัดเพิ่มขึ้นอย่างมาก การตัดเฉือนที่ความเร็วตัดที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้สูงเกินไป ส่งผลให้เครื่องมือสึกหรอได้

"ร้อน" คือ "ผู้ร้าย" ที่ทำให้การแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมเป็นเรื่องที่ท้าทาย!

 

2. ความรู้ทางเทคโนโลยีสำหรับการตัดเฉือน CNC ไทเทเนียม 

จากความเข้าใจกลไกการประมวลผลของโลหะผสมไทเทเนียมและประสบการณ์ที่เพิ่มขึ้น ความรู้ความชำนาญกระบวนการหลักในการแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมมีดังนี้:

(1) เม็ดมีดที่มีรูปทรงเป็นบวกจะใช้เพื่อลดแรงตัดของชิ้นงาน ความร้อนในการตัด และการเสียรูป

(2) รักษาอัตราป้อนให้คงที่เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ชิ้นงานแข็งตัว เครื่องมือควรอยู่ในสถานะป้อนเสมอในระหว่างกระบวนการตัด และปริมาณการตัดในแนวรัศมีควรอยู่ที่ 30% ของรัศมีระหว่างการกัด

(3) ใช้น้ำมันตัดแรงดันสูงและการไหลขนาดใหญ่เพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพทางความร้อนของกระบวนการตัดเฉือน และป้องกันการเสื่อมสภาพของพื้นผิวชิ้นงานและความเสียหายของเครื่องมือเนื่องจากอุณหภูมิที่มากเกินไป

(4) รักษาขอบใบมีดให้คม เครื่องมือทื่อทำให้เกิดความร้อนสะสมและสึกหรอ ส่งผลให้เครื่องมือเสียหายอย่างรวดเร็ว

(5) การตัดเฉือนในสภาวะที่อ่อนที่สุดของโลหะผสมไททาเนียมให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ เนื่องจากวัสดุจะมีความท้าทายในการตัดเฉือนมากขึ้นหลังจากการชุบแข็ง และการบำบัดด้วยความร้อนจะเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุและการสึกหรอของเม็ดมีด

(6) ใช้รัศมีปลายคมตัดหรือการลบมุมขนาดใหญ่เพื่อตัดเข้าไปในคมตัดให้มากที่สุด ซึ่งจะช่วยลดแรงตัดและความร้อนทุกจุดและป้องกันการแตกหักเฉพาะจุด เมื่อทำการกัดไททาเนียมอัลลอยด์ ในบรรดาพารามิเตอร์การตัด ความเร็วตัดจะมีอิทธิพลที่สำคัญที่สุดต่ออายุการใช้งานเครื่องมือ vc ตามด้วยหน้าสัมผัสในแนวรัศมี (ความลึกในการกัด) ae

 

3. เริ่มต้นด้วยใบมีดเพื่อแก้ปัญหาการประมวลผลไทเทเนียม

การสึกหรอของร่องเม็ดมีดระหว่างการตัดเฉือนโลหะผสมไททาเนียมคือการสึกหรอเฉพาะจุดด้านหลังและด้านหน้าในทิศทางของความลึกของการตัด ซึ่งมักเกิดจากชั้นแข็งที่เหลือจากการประมวลผลครั้งก่อน ปฏิกิริยาทางเคมีและการแพร่กระจายของเครื่องมือและวัสดุชิ้นงานที่อุณหภูมิการประมวลผลมากกว่า 800 °C ยังเป็นสาเหตุของการสึกหรอของร่องอีกด้วย เนื่องจากในระหว่างกระบวนการตัดเฉือน โมเลกุลไทเทเนียมของชิ้นงานจะสะสมที่ด้านหน้าของใบมีดและถูก "เชื่อม" กับขอบใบมีดภายใต้แรงดันสูงและอุณหภูมิสูง ทำให้เกิดขอบที่สะสมตัว เมื่อคมตัดที่สะสมหลุดออกจากคมตัด การเคลือบคาร์ไบด์ของเม็ดมีดก็จะหลุดออกไป ดังนั้นการตัดเฉือนไทเทเนียมจึงต้องใช้วัสดุและรูปทรงของเม็ดมีดที่มีเอกลักษณ์เฉพาะตัวcการปรับแต่งเครื่องจักรที่มีความแม่นยำ

 

4. โครงสร้างเครื่องมือที่เหมาะสมสำหรับการตัดเฉือนไทเทเนียม

จุดสำคัญของการประมวลผลโลหะผสมไททาเนียมคือความร้อน และต้องพ่นน้ำมันตัดแรงดันสูงจำนวนมากบนคมตัดทันทีและแม่นยำเพื่อขจัดความร้อนอย่างรวดเร็ว หัวกัดมีรูปแบบเฉพาะสำหรับการตัดเฉือนไทเทเนียมโดยเฉพาะ