Tại sao hợp kim titan là vật liệu khó gia công?

1. Hiện tượng vật lý khi gia công titan

Lực cắt của gia công hợp kim titan chỉ cao hơn một chút so với thép có cùng độ cứng, nhưng hiện tượng vật lý khi gia công hợp kim titan phức tạp hơn nhiều so với gia công thép, khiến việc gia công hợp kim titan gặp khó khăn rất lớn.

Độ dẫn nhiệt của hầu hết các hợp kim titan đều rất thấp, chỉ bằng 1/7 thép và 1/16 nhôm. Do đó, nhiệt sinh ra trong quá trình cắt hợp kim titan sẽ không nhanh chóng được truyền sang phôi hoặc bị phoi lấy đi mà sẽ tích tụ trong khu vực cắt và nhiệt độ sinh ra có thể lên tới 1 000 ° C hoặc hơn , điều này sẽ làm cho lưỡi cắt của dụng cụ nhanh chóng bị mòn, sứt mẻ và nứt. Sự hình thành của cạnh tích tụ, sự xuất hiện nhanh chóng của cạnh bị mòn, lần lượt tạo ra nhiều nhiệt hơn trong khu vực cắt, càng làm giảm tuổi thọ của dụng cụ.gia công titan

Nhiệt độ cao sinh ra trong quá trình cắt cũng phá hủy tính toàn vẹn bề mặt của các bộ phận bằng hợp kim titan, dẫn đến giảm độ chính xác hình học của các bộ phận và độ cứng của sản phẩm, làm giảm nghiêm trọng độ bền mỏi của chúng.

Độ đàn hồi của hợp kim titan có thể có lợi cho hiệu suất của bộ phận, nhưng trong quá trình cắt, biến dạng đàn hồi của phôi là nguyên nhân quan trọng gây ra rung động. Áp lực cắt làm cho phôi “đàn hồi” di chuyển ra khỏi dụng cụ và nảy lên do đó ma sát giữa dụng cụ và phôi lớn hơn tác động cắt. Quá trình ma sát cũng tạo ra nhiệt, làm trầm trọng thêm vấn đề dẫn nhiệt kém của hợp kim titan.

Vấn đề này càng nghiêm trọng hơn khi gia công các chi tiết có thành mỏng hoặc dạng vòng dễ bị biến dạng. Việc gia công các bộ phận hợp kim titan có thành mỏng đạt được độ chính xác kích thước mong đợi không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Bởi vì khi vật liệu phôi bị dụng cụ đẩy ra xa, biến dạng cục bộ của thành mỏng đã vượt quá phạm vi đàn hồi và biến dạng dẻo xảy ra, độ bền vật liệu và độ cứng của điểm cắt tăng lên đáng kể. Tại thời điểm này, việc gia công ở tốc độ cắt đã xác định trước đó trở nên quá cao, hơn nữa dẫn đến mòn dụng cụ sắc bén.

“Nóng” chính là “thủ phạm” khiến hợp kim titan khó gia công!

2. Bí quyết công nghệ dành chogia công cnc titan

Trên cơ sở hiểu biết về cơ chế xử lý hợp kim titan và bổ sung kinh nghiệm trong quá khứ, bí quyết xử lý hợp kim titan chính như sau:

(1) Hạt dao có hình học dương được sử dụng để giảm lực cắt, nhiệt cắt và biến dạng của phôi.

(2) Duy trì lượng cấp liệu liên tục để tránh phôi bị cứng. Dụng cụ phải luôn ở trạng thái tiến dao trong quá trình cắt và lượng cắt hướng tâm ae phải bằng 30% bán kính trong quá trình phay.

(3) Chất lỏng cắt áp suất cao và dòng chảy lớn được sử dụng để đảm bảo độ ổn định nhiệt của quá trình gia công và ngăn ngừa sự thoái hóa bề mặt phôi và hư hỏng dụng cụ do nhiệt độ quá cao.

(4) Giữ cho cạnh lưỡi dao sắc bén, dụng cụ cùn là nguyên nhân gây tích tụ nhiệt và mài mòn, dễ dẫn đến hỏng dụng cụ.

(5) Gia công ở trạng thái mềm nhất của hợp kim titan càng nhiều càng tốt, vì vật liệu trở nên khó gia công hơn sau khi đông cứng và việc xử lý nhiệt làm tăng độ bền của vật liệu và tăng độ mòn của hạt dao.

(6) Sử dụng bán kính mũi lớn hoặc vát cạnh để cắt càng nhiều càng tốt vào lưỡi cắt. Điều này làm giảm lực cắt và nhiệt tại mọi điểm và ngăn ngừa hiện tượng gãy cục bộ. Khi phay hợp kim titan, trong số các thông số cắt, tốc độ cắt có ảnh hưởng lớn nhất đến tuổi thọ dụng cụ vc, tiếp theo là độ ăn khớp hướng tâm (độ sâu phay) ae.

3. Bắt đầu với lưỡi dao để giải quyết vấn đề xử lý titan

Độ mòn của rãnh chèn trong quá trình gia công hợp kim titan là độ mòn cục bộ của mặt sau và mặt trước theo hướng độ sâu cắt, thường do lớp cứng còn sót lại do quá trình xử lý trước đó gây ra. Phản ứng hóa học và khuếch tán của dụng cụ và vật liệu phôi ở nhiệt độ gia công trên 800 ° C cũng là một trong những nguyên nhân hình thành mòn rãnh. Bởi vì trong quá trình gia công, các phân tử titan của phôi tích tụ ở phía trước lưỡi dao và được “hàn” vào cạnh lưỡi dao dưới áp suất cao và nhiệt độ cao, tạo thành một cạnh tích hợp. Khi cạnh tích hợp bong ra khỏi lưỡi cắt, nó sẽ lấy đi lớp phủ cacbua của hạt dao, do đó việc gia công bằng titan đòi hỏi hình học và vật liệu hạt dao đặc biệt.gia công chính xác tùy chỉnh

4. Cấu trúc dụng cụ phù hợp cho gia công titan

Trọng tâm của quá trình xử lý hợp kim titan là nhiệt, và một lượng lớn chất lỏng cắt áp suất cao phải được phun lên lưỡi cắt một cách kịp thời và chính xác để loại bỏ nhiệt nhanh chóng. Có các cấu hình dao phay độc đáo trên thị trường dành riêng cho gia công titan.