Aliaje de titanau multe avantaje. De exemplu: rezistență ridicată la coroziune, densitate scăzută și rezistență ridicată, proprietăți ne-magnetice, biocompatibilitate și rezistență la temperatură-înaltă. Cu toate acestea, aliajele de titan sunt de fapt dificil de prelucrat și necesită unelte speciale de tăiere. Acest articol va discuta motivele pentru care aliajele de titan sunt dificil de prelucrat și contramăsurile care pot fi luate.
1. Motive pentru care aliajele de titan sunt dificil de prelucrat
În primul rând, concentrația de căldură
Majoritatea aliajelor de titan au o conductivitate termică foarte scăzută-doar 1/7 din cea a oțelului, 1/16 din cea a aluminiului și 1/25 din cea a cuprului. Ca rezultat, căldura generată în timpul prelucrării aliajelor de titan nu este transferată rapid piesei de prelucrat sau transportată de așchii, ci se concentrează în zona de tăiere.
Temperaturile la marginea de tăiere pot ajunge până la 1.000 de grade, provocând uzura rapidă și crăparea muchiei de tăiere a sculei, ducând la acumularea de așchii și la scurtarea duratei de viață a sculei.
Temperaturile ridicate generate în timpul tăierii compromit, de asemenea, integritatea suprafeței pieselor din aliaj de titan, având ca rezultat o precizie geometrică redusă și o întărire prin lucru, ceea ce le reduce drastic rezistența la oboseală.
În al doilea rând, deformarea elastică
Modulul elastic al aliajelor de titan nu este foarte mare; de exemplu, modulul de elasticitate al TC4 este de numai 110 GPa, în timp ce cel al oțelului 45 este de 210 GPa, iar cel al oțelurilor inoxidabile precum 303, 304 și 316 este, de asemenea, în jur de 200 GPa. Prin urmare, este probabil să apară deformarea elastică la prelucrarea aliajelor de titan.
Această problemă este și mai gravă atunci când prelucrați piese cu pereți-subțiri sau în formă de-inel. Nu este ușor să prelucrați piese din aliaj de titan cu-pereți subțiri la precizia dimensională dorită. Acest lucru se datorează faptului că atunci când materialul piesei de prelucrat este împins departe de unealta de tăiere, deformarea locală în zonele cu pereții subțiri-depășește limita elastică, rezultând deformarea plastică, care crește semnificativ rezistența și duritatea materialului la punctul de tăiere.
Presiunea de tăiere face ca piesa de prelucrat „elastică” să se îndepărteze de unealtă și să revină, rezultând o frecare între unealtă și piesa de prelucrat care depășește forța de tăiere. Această frecare generează căldură, ceea ce agravează problema conductivității termice slabe a aliajelor de titan.
În al treilea rând, aliajele de titan au afinitate mare, ceea ce duce la formarea de așchii lungi și continue în timpul strunjirii și găuririi. Aceste cipuri se pot înfășura în jurul instrumentului și pot afecta funcționarea acestuia. Adâncimea excesivă de tăiere poate duce la lipirea sculei, arderea sculei și ruperea sculei.
Desigur, această afinitate mare este destul de utilă și în alte aplicații; de exemplu, în pompele ionice, unde titanul este folosit pentru plăcile catodice. Când atomii de titan sunt pulverizați pe peretele tubului anod, ei adsorb gazul, creând astfel un vid ultra-înalt.
În al patrulea rând, Vibrația
În timp ce elasticitatea aliajelor de titan poate beneficia de performanța pieselor, în timpul procesului de tăiere, deformarea elastică a piesei de prelucrat este o cauză majoră a vibrațiilor.
Vibrația generată la prelucrarea aliajelor de titan este de aproximativ 10 ori mai mare decât cea a oțelului. Deoarece căldura de tăiere este concentrată în zona de tăiere, aceasta produce așchii zimțați și duce la fluctuații ale puterii de tăiere.
2. Contramăsuri pentru prelucrabilitatea dificilă a aliajelor de titan
În primul rând, răcire
Lichidul de răcire poate fi utilizat pentru a reduce temperaturile ridicate generate în timpul procesului de tăiere. În mod obișnuit, lichidele de răcire pe bază de ulei ne-solubile- sunt utilizate pentru tăierea și forfecarea cu viteză mică-, cu sarcini grele-, în timp ce agenții de răcire solubili de tăiere sunt utilizați pentru tăierea sau forfecare cu-viteză mare.
În plus, pot fi utilizate metode de tăiere criogenică, folosind azot lichid (-180 grade) sau CO₂ lichid (-76 grade) ca fluid de tăiere pentru a scădea temperatura în zona de tăiere. Această metodă poate reduce forța principală de tăiere cu 20% și poate reduce temperatura de tăiere cu mai mult de 300 de grade. În același timp, muchia construită dispare, calitatea suprafeței prelucrate se îmbunătățește, iar durata de viață a sculei crește cu un factor de 2 până la 3.
În al doilea rând, selectarea instrumentelor de tăiere potrivite
Alegerea sculelor de tăiere corecte poate aduce îmbunătățiri semnificative.
Deoarece căldura trebuie disipată prin muchia de tăiere și lichidul de răcire-mai degrabă decât prin așchii, așa cum este cazul oțelului-o mică parte a muchiei de tăiere trebuie să reziste la solicitări termice și mecanice extrem de mari. Utilizarea unei muchii ascuțite reduce forțele de tăiere.
În plus, presiunea de tăiere poate fi redusă prin utilizarea inserțiilor șlefuite cu caneluri lustruite și unghiuri pozitive ridicate.
Dacă este necesar, uneltele acoperite pot fi, de asemenea, folosite pentru a rezista la aderența la aliaj și pentru a sparge așchiile lungi, reducând astfel frecarea în timpul evacuării așchiilor-toate acestea ajută la prevenirea generării de căldură în timpul prelucrării.
În al treilea rând, mențineți o rată de alimentare constantă sau creșteți viteza de alimentare
Titanul este predispus la întărire prin lucru-adică devine mai greu pe măsură ce este prelucrat, ceea ce duce la o uzură crescută a sculei. O rată de avans constantă asigură că întărirea este menținută la minimum.
Desigur, dacă mașina permite, viteza de avans poate fi mărită. Aceasta înseamnă că unealta petrece mai puțin timp într-o anumită zonă, lăsând mai puțin timp pentru acumularea de căldură și întărirea prin muncă.
În al patrulea rând, reduceți viteza de tăiere
De exemplu, utilizați o-treime sau mai puțin din viteza de tăiere utilizată pentru oțel pentru a controla generarea de căldură.
În al cincilea rând, schimbați instrumentele în funcție de proces
Uneltele cu acoperire ceramică, carbură de titan și nitrură de titan utilizate pentru prelucrarea aliajelor de titan vor avea o durată de viață mai scurtă.
E{0}}e-mail:garychen3215@hotmail.com
Adresă: No.35, Baoti Rd, orașul Baoji, provincia Shaanxi, China
Contact: domnul Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mobil/WhatsApp: +86 13092900605
