¿Por qué el titanio es un material difícil de mecanizar? 1

Fenómenos físicos en el procesamiento de titanio.

La fuerza de corte de la aleación de titanio es solo ligeramente mayor que la del acero con la misma dureza, pero el fenómeno físico del procesamiento de la aleación de titanio es mucho más complejo que el del procesamiento del acero, lo que hace que el procesamiento de la aleación de titanio enfrente grandes dificultades.

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La mayoría de las aleaciones de titanio tienen una conductividad térmica muy baja, solo 1/7 de acero y 1/16 de aluminio. Por lo tanto, el calor generado en el proceso de corte de la aleación de titanio no se transferirá a la pieza de trabajo ni se lo quitarán las virutas, sino que se acumulará en el área de corte, la temperatura generada puede ser de hasta 1000 ℃ o más, lo que hace que el corte el borde de la herramienta se desgasta, agrieta y genera rápidamente tumor de viruta, y el borde de corte desgastado aparece rápidamente, lo que hace que el área de corte genere más calor, acortando aún más la vida útil de la herramienta.

La alta temperatura producida en el proceso de corte destruye la integridad de la superficie de las piezas de aleación de titanio al mismo tiempo, lo que conduce a la disminución de la precisión geométrica de las piezas y al fenómeno del endurecimiento del trabajo que reduce seriamente su resistencia a la fatiga.

La elasticidad de la aleación de titanio puede ser beneficiosa para el rendimiento de las piezas, pero en el proceso de corte, la deformación elástica de la pieza de trabajo es una razón importante para la vibración. La presión de corte hace que la pieza de trabajo "elástica" abandone la herramienta y rebote, de modo que la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo sea mayor que el efecto de corte. El proceso de fricción también produce calor, lo que agrava el problema de la pobre conductividad térmica de la aleación de titanio.

Al mecanizar piezas de paredes delgadas o en forma de anillo, este problema es más grave. No es fácil procesar piezas de paredes delgadas de aleación de titanio con la precisión dimensional esperada. Porque cuando el material de la pieza de trabajo es empujado por el cortador, la deformación local de la pared delgada ha excedido el rango elástico, lo que resulta en deformación plástica, y la resistencia del material y la dureza del punto de corte aumentan significativamente. En este momento, de acuerdo con la velocidad de corte determinada originalmente, el mecanizado se vuelve demasiado alto, lo que conduce aún más al desgaste de la herramienta.

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¡El "calor" es el "culpable" de la aleación de titanio difícil de procesar!

Conocimientos tecnológicos del procesamiento de aleaciones de titanio

Sobre la base de comprender el mecanismo de procesamiento de la aleación de titanio y la experiencia previa, el conocimiento principal del procesamiento de la aleación de titanio es el siguiente:

(1) La cuchilla con geometría de ángulo positivo se utiliza para reducir la fuerza de corte, el calor de corte y la deformación de la pieza de trabajo.

(2) Mantenga una alimentación constante para evitar el endurecimiento de la pieza de trabajo. Durante el proceso de corte, la herramienta siempre debe estar en estado de alimentación. La cantidad de corte radial AE debe ser 30% del radio.

(3) La alta presión y el fluido de corte de gran flujo se utilizan para garantizar la estabilidad térmica del proceso de mecanizado y evitar la degeneración de la superficie y el daño de la herramienta debido a la alta temperatura.

(4) Mantener el filo de la cuchilla afilado y romo es la causa de la acumulación de calor y el desgaste, lo que es fácil de provocar la falla de la herramienta.

(5) Se puede procesar en el estado más blando de la aleación de titanio tanto como sea posible, porque el material se vuelve más difícil de procesar después del endurecimiento, el tratamiento térmico mejora la resistencia del material y aumenta el desgaste de la cuchilla.

(6) Use large tip radius or chamfer to cut in, and try to put more blades into cutting.  This can reduce the cutting force and heat at each point and prevent local damage. In the milling of titanium alloy, the cutting speed has the greatest influence on the tool life VC, followed by the radial cut (milling depth) AE.

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Comenzando desde la cuchilla para resolver el problema del procesamiento de titanio

El desgaste de la ranura de la cuchilla en el mecanizado de aleación de titanio es el desgaste local de la parte posterior y frontal a lo largo de la dirección de profundidad de corte, que a menudo es causada por la capa de endurecimiento dejada por el mecanizado anterior. La reacción química y la difusión de la herramienta de corte y el material de la pieza de trabajo a una temperatura de procesamiento superior a 800 ° C también es una de las razones de la formación de desgaste de la ranura. Porque en el proceso de mecanizado, las moléculas de titanio de la pieza de trabajo se acumulan frente a la cuchilla y se “sueldan” a la cuchilla a alta presión y alta temperatura, formando un tumor de acreción de viruta. Cuando la acumulación de viruta se despega de la cuchilla, se quita el recubrimiento de carburo cementado de la cuchilla. Por lo tanto, se requieren materiales y geometría especiales para el procesamiento de aleaciones de titanio.

Estructura de herramienta adecuada para mecanizado de titanio.

El enfoque del mecanizado de aleación de titanio es el calor. Se debe rociar una gran cantidad de fluido de corte a alta presión sobre el filo de manera oportuna y precisa para eliminar el calor rápidamente. Existe una estructura única de fresas especialmente utilizada para el procesamiento de aleaciones de titanio en el mercado.

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