Чому титановий сплав є складним матеріалом для обробки?

1. Фізичні явища механічної обробки титану

Сила різання при обробці титанового сплаву лише трохи вища, ніж у сталі з такою ж твердістю, але фізичне явище обробки титанового сплаву набагато складніше, ніж обробка сталі, що робить обробку титанового сплаву величезними труднощами.

Теплопровідність більшості титанових сплавів дуже низька, лише 1/7 сталі та 1/16 алюмінію. Таким чином, тепло, що утворюється в процесі різання титанових сплавів, не буде швидко передаватися заготовці або забиратися стружкою, а накопичуватиметься в зоні різання, а температура, що утворюється, може досягати 1000 °C або більше. , що призведе до швидкого зношування, сколів і тріщин на ріжучій кромці інструменту. Утворення накопиченої кромки, швидка поява зношеної кромки, у свою чергу, створює більше тепла в зоні різання, що ще більше скорочує термін служби інструменту.обробка титану

Високі температури, що виникають під час процесу різання, також руйнують поверхневу цілісність деталей із титанового сплаву, що призводить до зниження геометричної точності деталей і зміцнення, що значно знижує їх втомну міцність.

Еластичність титанових сплавів може бути корисною для продуктивності деталей, але під час різання пружна деформація заготовки є важливою причиною вібрації. Тиск різання змушує «пружну» заготовку відходити від інструменту та відскакувати так, що тертя між інструментом і заготовкою є більшим, ніж дія різання. Процес тертя також генерує тепло, що посилює проблему поганої теплопровідності титанових сплавів.

Ця проблема ще більш серйозна при обробці тонкостінних або кільцеподібних деталей, які легко деформуються. Обробляти тонкостінні деталі з титанового сплаву з очікуваною точністю розмірів непросте завдання. Оскільки, коли матеріал заготовки відштовхується інструментом, локальна деформація тонкої стінки перевищує пружний діапазон і відбувається пластична деформація, а міцність матеріалу та твердість точки різання значно зростають. У цей момент обробка з попередньо визначеною швидкістю різання стає занадто високою, що призводить до різкого зносу інструменту.

«Гаряче» - це «винуватець» того, що титанові сплави важко піддаються обробці!

2. Технологічні ноу-хау дляобробка титану з ЧПУ

На основі розуміння механізму обробки титанових сплавів і додавання минулого досвіду основний процес ноу-хау для обробки титанових сплавів виглядає наступним чином:

(1) Пластини з позитивною геометрією використовуються для зменшення сили різання, нагрівання різання та деформації заготовки.

(2) Підтримуйте постійну подачу, щоб уникнути затвердіння заготовки. Інструмент завжди повинен бути в стані подачі під час процесу різання, а радіальна величина різання ae повинна становити 30% радіуса під час фрезерування.

(3) Рідина під високим тиском і великим потоком використовується для забезпечення термічної стабільності процесу обробки та запобігання дегенерації поверхні заготовки та пошкодженню інструменту через надмірну температуру.

(4) Тримайте край леза гострим, тупі інструменти є причиною накопичення тепла та зносу, що може легко призвести до поломки інструменту.

(5) Обробка в найм’якшому стані титанового сплаву, наскільки це можливо, оскільки матеріал стає важче обробляти після затвердіння, а термічна обробка підвищує міцність матеріалу та збільшує знос вставки.

(6) Використовуйте великий радіус носа або фаску, щоб максимально врізати ріжучу кромку. Це зменшує силу різання та нагрівання в кожній точці та запобігає локальним поломкам. При фрезеруванні титанових сплавів серед параметрів різання найбільший вплив на довговічність інструменту vc має швидкість різання, потім радіальне зачеплення (глибина фрезерування) ae.

3. Почніть із леза, щоб вирішити проблему обробки титану

Зношування канавки пластини під час обробки титанових сплавів - це локальне зношування тильної та передньої частини в напрямку глибини різання, яке часто спричинене загартованим шаром, що залишився внаслідок попередньої обробки. Хімічна реакція та дифузія інструменту та матеріалу заготовки при температурі обробки понад 800 °C також є однією з причин утворення зносу канавок. Тому що під час процесу обробки молекули титану заготовки накопичуються в передній частині леза та «приварюються» до краю леза під високим тиском і високою температурою, утворюючи нарощений край. Коли нарощена кромка відшаровується від ріжучої кромки, вона знімає твердосплавне покриття пластини, тому для обробки титану потрібні спеціальні матеріали та геометрія пластини.індивідуальна точна обробка

4. Структура інструменту, придатна для обробки титану

Обробка титанового сплаву зосереджена на нагріванні, і для швидкого видалення тепла на ріжучу кромку необхідно своєчасно та точно розпорошити велику кількість ріжучої рідини під високим тиском. На ринку є унікальні конфігурації фрез спеціально для обробки титану.