De ce este titanul dificil de prelucrat?

Cele patru caracteristici ale aliajelor de titan, inclusiv conductivitatea termică scăzută, întărirea severă, afinitatea mare cu sculele de tăiere și deformarea plastică mică, sunt motivele esențiale pentru care aliajele de titan sunt dificil de prelucrat. Indicele său de tăiere este doar echivalent cu 20% din oțelul tăiat liber.

Conductivitate termică scăzută

Conductivitatea termică a aliajului de titan este de numai aproximativ 16% din cea a oțelului 45#. Căldura nu poate fi condusă la timp în timpul prelucrării, determinând temperaturi locale ridicate pe muchia de tăiere (temperatura vârfului sculei în timpul prelucrării este mai mult de două ori mai mare decât a oțelului 45#), ceea ce poate cauza cu ușurință uzura prin difuzie a sculei.

Întărire severă

Fenomenul de întărire prin muncă al aliajului de titan este evident, iar stratul de întărire a suprafeței este mai sever decât cel al oțelului inoxidabil, ceea ce va cauza anumite dificultăți în prelucrarea ulterioară, cum ar fi deteriorarea crescută a limitei sculei.

Mare afinitate cu cuțitele

Lipire severă cu carbură care conține titan.

Mică deformare plastică

Este aproximativ 1/2 din modulul de elasticitate al oțelului 45, deci recuperarea elastică este mare, iar frecarea este serioasă. În același timp, piesa de prelucrat este, de asemenea, predispusă la deformarea prin prindere.

Know-how de proces pentru prelucrarea aliajelor de titan

Pe baza înțelegerii mecanismului de procesare a aliajelor de titan și a adăugării experienței anterioare, principalul know-how de proces pentru prelucrarea aliajelor de titan este următorul:

(1) Utilizați inserții cu geometrie unghiulară pozitivă pentru a reduce forța de tăiere, căldura de tăiere și deformarea piesei de prelucrat.

(2) Mențineți o alimentare constantă pentru a evita întărirea piesei de prelucrat. Scula trebuie să fie întotdeauna în starea de avans în timpul procesului de tăiere. Cantitatea de angrenare radială a sculei ae în timpul frezării ar trebui să fie de 30% din rază.

(3) Utilizați fluid de tăiere de înaltă presiune și debit mare pentru a asigura stabilitatea termică a procesului de prelucrare și pentru a preveni degenerarea suprafeței piesei de prelucrat și deteriorarea sculei cauzate de temperatură excesivă.

(4) Păstrați marginea lamei ascuțită. Uneltele contondente sunt cauza acumulării de căldură și a uzurii, ceea ce poate duce cu ușurință la defectarea sculei.

(5) Procesați pe cât posibil aliajul de titan în cea mai moale stare, deoarece materialul devine mai dificil de prelucrat după stingere, iar tratamentul termic crește rezistența materialului și crește uzura lamei.

(6) Utilizați o rază mare a arcului vârfului sculei sau teșit pentru a tăia cât mai mult posibil în muchia de tăiere. Acest lucru reduce forța de tăiere și căldura în fiecare punct și previne ruperea locală. La frezarea aliajului de titan, dintre parametrii de așchiere, viteza de așchiere are cel mai mare impact asupra duratei de viață a sculei, urmată de angajarea radială a sculei (adâncimea de frezare).

Începeți cu lame pentru a rezolva problemele de prelucrare a titanului

Uzura canelurii a lamei care apare la prelucrarea aliajelor de titan este uzura locala a spatelui si fata de-a lungul directiei adancimii de taiere. Este adesea cauzată de stratul întărit lăsat de prelucrarea anterioară. Reacția chimică și difuzia dintre sculă și materialul piesei de prelucrat la o temperatură de procesare care depășește 800 de grade este, de asemenea, una dintre cauzele uzurii canelurilor. Deoarece în timpul procesului de prelucrare, moleculele de titan ale piesei de prelucrat se acumulează în fața lamei și sunt „sudate” de lamă la presiune ridicată și temperatură ridicată, formând marginea construită. Când muchia încorporată se dezlipește de pe muchia de tăiere, aceasta ia cu ea stratul de carbură al plăcuței, astfel încât prelucrarea titanului necesită materiale și geometrii speciale pentru plăcuțe.

Structura sculei potrivită pentru prelucrarea titanului

Accentul prelucrării aliajelor de titan este căldura. O cantitate mare de lichid de tăiere de înaltă presiune trebuie pulverizată pe muchia de tăiere prompt și precis pentru a elimina rapid căldura. Există structuri unice de freze pe piață special pentru prelucrarea aliajelor de titan.

Începeți cu metode specifice de prelucrare mecanică

cotitură

La strunjirea produselor din aliaj de titan, este ușor să obțineți o rugozitate mai bună a suprafeței, iar întărirea prin lucru nu este gravă, dar temperatura de tăiere este ridicată și unealta se uzează rapid. Ca răspuns la aceste caracteristici, următoarele măsuri sunt luate în principal în ceea ce privește sculele și parametrii de tăiere:

Materialul sculei: YG6, YG8, YG10HT sunt selectate în funcție de condițiile existente din fabrică.

Parametri geometrici ai sculei: unghiuri adecvate din față și din spate a sculei și rotunjirea vârfului sculei.

Viteză de tăiere mai mică, viteză de avans moderată, adâncime de tăiere mai mare, răcire suficientă. Când se rotește cercul exterior, vârful sculei nu poate fi mai înalt decât centrul piesei de prelucrat, altfel este ușor să legați unealta. La terminarea de strunjire și strunjire a pieselor cu pereți subțiri, abaterea principală a sculei Unghiul trebuie să fie mare, de obicei între 75 și 90 de grade.

Frezare

Frezarea produselor din aliaj de titan este mai dificilă decât strunjirea, deoarece frezarea este o tăiere intermitentă, iar așchiile sunt ușor de lipit cu lama. Când dinții care lipesc așchii tăiați din nou piesa de prelucrat, așchiile sunt doborâte și iau o bucată mică de material pentru scule, formând o Lama de așchiere reduce foarte mult durabilitatea uneltelor.

Metoda de frezare: În general, se utilizează frezarea în jos.

Material scule: oțel rapid M42.

În general, frezarea în jos nu este utilizată la prelucrarea oțelului aliat. Datorită influenței jocului dintre șurubul și piuliță mașini-unelte, în timpul frezării în jos, freza acționează asupra piesei de prelucrat, iar forța componentei în direcția de avans este aceeași cu direcția de avans, ceea ce face cu ușurință ca masa piesei de prelucrat să colaps. Apare o mișcare intermitentă, ducând la bătaia cuțitului. Pentru frezarea în jos, dinții tăietorului lovesc pielea tare când încep să se taie, provocând ruperea frezei. Cu toate acestea, deoarece așchiile de frezare în sus se schimbă de la subțire la groase, unealta este predispusă la frecare uscată cu piesa de prelucrat în timpul tăierii inițiale, ceea ce agravează lipirea așchiilor și așchierea marginilor sculei. Pentru a freza fără probleme aliajul de titan, trebuie remarcat, de asemenea, că, în comparație cu frezele standard generale, unghiul de greblare ar trebui redus și unghiul de relief ar trebui mărit. Viteza de frezare ar trebui să fie mică. Încercați să utilizați freze cu dinți ascuțiți și evitați să folosiți freze cu dinți cu lopată.

Atingerea

La atingerea produselor din aliaj de titan, așchiile sunt mici și ușor de lipit cu lama și piesa de prelucrat, rezultând o rugozitate mare a suprafeței și un cuplu ridicat. Selectarea necorespunzătoare a robinetului și funcționarea necorespunzătoare în timpul baterii pot duce cu ușurință la întărirea prin lucru, eficiența de procesare extrem de scăzută și ruperea ocazională a robinetului.

Este necesar să se acorde prioritate robinetului de salt cu firul potrivit. Numărul de dinți ar trebui să fie mai mic decât cel al robinetului standard, de obicei 2 până la 3 dinți. Unghiul conic de tăiere ar trebui să fie mare, iar partea conică are în general 3 până la 4 lungimi de filet. Pentru a facilita îndepărtarea așchiilor, poate fi șlefuit și un unghi de înclinare negativ pe conul de tăiere. Încercați să utilizați robinete scurte pentru a crește rigiditatea robinetului. Partea conică inversă a robinetului ar trebui să fie în mod corespunzător mai mare decât standardul pentru a reduce frecarea dintre robinet și piesa de prelucrat.

alezaj

Uzura sculei nu este gravă la alezarea aliajului de titan și pot fi utilizate atât aleze de carbură, cât și aleze de oțel de mare viteză. Atunci când se utilizează alezoare din carbură, trebuie adoptată o rigiditate a sistemului de proces similară cu cea de găurire pentru a preveni ciobirea alezei. Principala problemă care apare la alezarea aliajelor de titan este că finisajul alezării nu este bun. Lățimea lamei alezei trebuie îngustată cu o piatră pentru a preveni lipirea lamei de peretele găurii. Cu toate acestea, trebuie asigurată o rezistență suficientă. În general, lățimea lamei este de 0,1~0,15 mm. de asemenea.

Punctul de tranziție dintre muchia de tăiere și partea de calibrare ar trebui să fie un arc neted. Trebuie să fie șlefuit în timp după uzură, iar dimensiunea arcului fiecărui dinte trebuie să fie consistentă; dacă este necesar, conicitatea din spate a piesei de calibrare poate fi mărită.

Foraj

Găurirea aliajelor de titan este dificilă, iar arderea și ruperea burghiului apar adesea în timpul procesului de prelucrare. Acest lucru se datorează în principal mai multor motive, cum ar fi ascuțirea slabă a burghiului, îndepărtarea prematură a așchiilor, răcirea slabă și rigiditatea slabă a sistemului de proces. Prin urmare, atunci când găuriți aliaje de titan, trebuie acordată atenție ascuțirii rezonabile a burghiului, unghiului mare de vârf, unghiului redus de tăiere a marginii exterioare, unghiului de relief exterioară crescut și conicității din spate crescute de 2 până la 3 ori față de burghiele standard. Retrageți unealta frecvent și îndepărtați așchiile prompt, acordând atenție formei și culorii așchiilor. Dacă așchiile par catifelate sau își schimbă culoarea în timpul găuririi, înseamnă că burghiul este tocit și că unealta trebuie schimbată și ascuțită la timp.

Matrița de găurit trebuie fixată pe bancul de lucru, suprafața de ghidare a matriței de găurit trebuie să fie aproape de suprafața de prelucrare și trebuie folosit cât mai mult posibil un burghiu scurt. O altă problemă demnă de remarcat este că, atunci când se folosește alimentarea manuală, burghiul nu ar trebui să avanseze sau să se retragă în gaură, altfel marginea de foraj se va freca de suprafața prelucrată, provocând întărirea prin muncă și făcând burghiul tocit.

măcinare

Problemele obișnuite în șlefuirea pieselor din aliaj de titan sunt înfundarea discului de șlefuit din cauza așchiilor blocate și a arsurilor pe suprafața pieselor. Motivul este că conductivitatea termică a aliajului de titan este slabă, ceea ce provoacă o temperatură ridicată în zona de măcinare, provocând lipire, difuzie și reacție chimică puternică între aliajul de titan și abraziv. Așchiile lipicioase și înfundarea discului de șlefuire duc la o scădere semnificativă a raportului de șlefuire. Ca urmare a difuziei și a reacțiilor chimice, piesa de prelucrat este arsă pe suprafața de șlefuire, rezultând o reducere a rezistenței la oboseală a piesei. Acest lucru este mai evident la șlefuirea pieselor turnate din aliaj de titan.

Pentru a rezolva această problemă, măsurile luate sunt:

Alegeți materialul adecvat al discului abraziv: carbură de siliciu verde TL. Duritatea discului abraziv ușor mai scăzută: ZR1.

Tăierea materialelor din aliaj de titan trebuie controlată din punct de vedere al materialelor sculelor, fluidelor de tăiere și parametrilor procesului de prelucrare pentru a îmbunătăți eficiența generală a prelucrării materialelor din aliaj de titan.