Почему титановые сплавы трудно обрабатывать?

1. Физические явления обработки титана

Режущая способность титановый сплавов лишь немного выше, чем у стали той же твердости, но физические явления обработки титановыми сплавами гораздо сложнее, чем у стали, что делает обработку титановыми сплавами крайне трудной.

Теплопроводность большинства титановый сплавов очень низкая, всего 1/7 стали и 1/16 алюминия, поэтому тепло, генерируемое в процессе резки титановыми сплавами, не быстро передается на деталь или уходит с стружкой, а сосредоточивается в зоне резания; возникающая температура может достигать 1000 ℃ и выше, что приводит к быстрому износу режущей кромки инструмента, сколам и образованию стружечных опухолей, быстрое появление изношенных кромок также приводит к образованию большего количества тепла в зоне резания, что дополнительно сокращает срок службы инструмента.

Высокие температуры, возникающие в процессе резки, также нарушают целостность поверхности детали из титанового сплава, что приводит к снижению геометрической точности детали и явлению упрочнения, которое серьезно снижает ее усталостную прочность.

Упругость титановый сплавов может быть полезна для характеристик детали, но в процессе резки упругая деформация детали является важной причиной вибрации. Режущее давление заставляет «упругую» деталь покидать инструмент и отскакивать, что вызывает большее трение между инструментом и деталью, чем резание. Процесс трения также генерирует тепло, усугубляя проблему плохой теплопроводности титановый сплавов.

Эта проблема усугубляется при обработке деформируемых деталей, таких как тонкостенные или кольцевые детали, и обработка тонкостенных титановый деталей с требуемой dimensional точностью является непростой задачей. Поскольку материал заготовки раздвигается инструментом, местная деформация тонкостенной детали превышает упругий предел, что приводит к пластической деформации и значительному увеличению прочности и твердости материала в точке резания. В этот момент обработка на изначально установленной скорости резания становится слишком высокой, что приводит к быстрому износу инструмента.

«Тепло» является «виновником» трудности обработки титановый сплавов!

2. Знания о процессе обработки титановый сплавов

Основываясь на понимании механизма обработки титановый сплавов, вместе с прошлым опытом, основные советы по обработке титановый сплавов таковы:

(1) Используйте пластины с положительным углом геометрии, чтобы уменьшить силу резания, теплоту резания и деформацию заготовки.

(2) Поддерживайте постоянную подачу, чтобы избежать закаливания заготовки, инструмент всегда должен находиться в состоянии подачи в процессе резания, а радиальная подача должна составлять 30% от радиуса при фрезеровании.

(3) Используйте высоконапорную, высокопроизводительную cutting fluid для обеспечения тепловой стабильности процесса обработки и предотвращения деградации поверхности и повреждения инструмента, вызванного высокой температурой.

(4) Держите режущую кромку лезвия остроконечной, тупой инструмент является причиной накопления тепла и износа, что может привести к выходу инструмента из строя.

(5) Обрабатывайте титановый сплав в его самой мягкой возможной состоянию, так как закаленный материал становится более трудным для обработки, а термообработка увеличивает прочность материала и увеличивает износ вставок.

(6) Используйте большие радиусы зенкования или фаски для резки, чтобы как можно больше режущей кромки находилось в резе. Это снижает резательное усилие и тепло в каждой точке и предотвращает локальное разрушение. При фрезеровании титана скорость резания имеет наибольшее влияние на срок службы инструмента vc из всех параметров резания, за ней следует радиальное съедание инструмента (глубина фрезерования) ae.

3. Решайте проблемы обработки титана с начала лезвия.

Износ вставки, который происходит во время обработки титана, локализован позади и спереди вдоль глубины реза и часто вызван закаленным слоем, оставшимся от предыдущей обработки. Химические реакции и диффузия между инструментом и материалом заготовки при температурах обработки выше 800°C также способствуют образованию износа. Во время процесса обработки молекулы титана из заготовки накапливаются на передней части вставки и «свариваются» к режущей кромке под высоким давлением и температурой, образуя опухоль стружки. Когда опухоль снимается с режущей кромки, она уносит с собой карбидное покрытие вставки, поэтому обработка титана требует специальных материалов и геометрии вставок.

4. Структура инструмента, подходящая для обработки титана

Фокусная точка обработки титана — это тепло, и большие объемы высоконапорной Cutting fluid должны быть своевременно и точно впрыскиваны на режущую кромку, чтобы быстро удалять тепло. На рынке есть уникальные конфигурации фрез, специально разработанные для обработки титана.