Чому титановий сплав є складним матеріалом для обробки?

 

1. Фізичні явища механічної обробки титану

Сила різання при обробці титанового сплаву трохи вище, ніж у сталі з такою ж твердістю. Проте 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. Тому тепло, що виділяється при різанні титанових сплавів, не буде швидко передаватися заготовці або забиратися стружкою. Тим не менш, він накопичуватиметься в зоні різання, а створювана температура може сягати 1000 °C або більше, що спричинить швидке зношування, сколювання та тріщини ріжучої кромки інструменту. Утворення нарощеної кромки та швидка поява зношеної кромки генерують 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 основною причиною вібрації. Тиск різання змушує «пружну» заготовку відходити від інструменту та відскакувати, тому тертя між інструментом і заготовкою є більшим, ніж дія різання. Процес тертя також виділяє тепло, що посилює проблему поганої теплопровідності титанових сплавів.

Ця проблема ще більш серйозна при обробці тонкостінних або кільцеподібних деталей, які легко деформуються. Нелегко обробити тонкостінні деталі з титанового сплаву з очікуваною точністю розмірів. Коли інструмент відштовхує матеріал заготовки, локальна деформація тонкої стінки перевищує пружний діапазон; відбувається пластична деформація, міцність матеріалу і твердість місця різання значно зростають. Обробка з попередньо визначеною швидкістю різання стає занадто високою, що призводить до різкого зносу інструменту.

"Гарячий" - це "винуватець", який ускладнює обробку титанових сплавів!

 

2. Технологічні ноу-хау для обробки титану з ЧПК 

На основі розуміння механізму обробки титанових сплавів і додавання досвіду основний процес ноу-хау для обробки титанових сплавів є таким:

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

(2) Підтримуйте постійну подачу, щоб уникнути затвердіння заготовки. Інструмент завжди повинен бути в стані подачі під час процесу різання, а кількість радіального різання 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 викликають нагрівання та знос, що швидко призводить до поломки інструменту.

(5) Обробка в найм’якшому стані титанового сплаву, наскільки це можливо, тому що матеріал стає складнішим для обробки після затвердіння, а термічна обробка збільшує міцність матеріалу та 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, швидкість різання має найбільш значний вплив на довговічність інструменту vc, 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 причинами 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 унікальні матеріали та геометрія пластини.cІндивідуальна точна обробка

 

4. Структура інструменту, придатна для обробки титану

Обробка титанового сплаву зосереджена на тепловій обробці, і для швидкого видалення тепла на ріжучу кромку потрібно швидко й точно розпорошити велику кількість ріжучої рідини під високим тиском. Існують унікальні конфігурації фрез спеціально для обробки титану.