Pourquoi le titane est un matériau difficile à usiner? 1

Phénomènes physiques dans le traitement du titane

La force de coupe de l'alliage de titane n'est que légèrement supérieure à celle de l'acier de même dureté, mais le phénomène physique du traitement de l'alliage de titane est beaucoup plus complexe que celui du traitement de l'acier, ce qui rend le traitement de l'alliage de titane confronté à de grandes difficultés.

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La plupart des alliages de titane ont une conductivité thermique très faible, seulement 1/7 d'acier et 1/16 d'aluminium. Par conséquent, la chaleur générée lors du processus de coupe de l'alliage de titane ne sera pas transférée à la pièce ni emportée par les copeaux, mais collectée dans la zone de coupe, la température générée peut atteindre 1000 ℃ ou plus, ce qui rend la coupe le bord de l'outil s'use, se fissure et génère rapidement une tumeur à copeaux, et le bord de coupe usé apparaît rapidement, ce qui fait que la zone de coupe génère plus de chaleur, raccourcissant encore la durée de vie de l'outil.

La température élevée produite lors du processus de coupe détruit en même temps l'intégrité de la surface des pièces en alliage de titane, ce qui entraîne une diminution de la précision géométrique des pièces et le phénomène d'écrouissage qui réduit considérablement leur résistance à la fatigue.

L'élasticité de l'alliage de titane peut être bénéfique pour les performances des pièces, mais dans le processus de coupe, la déformation élastique de la pièce est une raison importante de vibration. La pression de coupe fait que la pièce «élastique» quitte l'outil et rebondit, de sorte que le frottement entre l'outil et la pièce est supérieur à l'effet de coupe. Le processus de friction produit également de la chaleur, ce qui aggrave le problème de la mauvaise conductivité thermique de l'alliage de titane.

Lors de l'usinage de pièces à paroi mince ou en forme d'anneau, ce problème est plus grave. Il n'est pas facile de traiter les pièces à paroi mince en alliage de titane avec la précision dimensionnelle attendue. Parce que lorsque le matériau de la pièce est repoussé par la fraise, la déformation locale de la paroi mince a dépassé la plage élastique, entraînant une déformation plastique, et la résistance et la dureté du matériau du point de coupe augmentent considérablement. À ce moment, selon la vitesse de coupe initialement déterminée, l'usinage devient trop élevé, ce qui entraîne en outre une usure aiguë de l'outil.

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La «chaleur» est le «coupable» de l'alliage de titane difficile à traiter!

Savoir-faire technologique du traitement des alliages de titane

Sur la base de la compréhension du mécanisme de traitement de l'alliage de titane et de l'expérience antérieure, le savoir-faire principal du traitement de l'alliage de titane est le suivant:

(1) La lame à géométrie angulaire positive est utilisée pour réduire la force de coupe, la chaleur de coupe et la déformation de la pièce.

(2) Gardez une alimentation constante pour éviter le durcissement de la pièce. Pendant le processus de coupe, l'outil doit toujours être à l'état d'alimentation. La quantité de coupe radiale AE doit être de 30% du rayon.

(3) Un fluide de coupe à haute pression et à grand débit est utilisé pour assurer la stabilité thermique du processus d'usinage et empêcher la dégénérescence de la surface et les dommages à l'outil dus à la température élevée.

(4) Le fait de garder le tranchant de la lame affûté et émoussé est la cause de l'accumulation de chaleur et de l'usure, ce qui peut facilement entraîner une défaillance de l'outil.

(5) Il peut être traité dans l'état d'alliage de titane le plus doux possible, car le matériau devient plus difficile à traiter après durcissement, le traitement thermique améliore la résistance du matériau et augmente l'usure de la lame.

(6) Utilisez un grand rayon de pointe ou un chanfrein pour couper, et essayez de mettre plus de lames dans la coupe. Cela peut réduire la force de coupe et la chaleur à chaque point et éviter les dommages locaux. Dans le fraisage d'alliage de titane, la vitesse de coupe a la plus grande influence sur la durée de vie de l'outil VC, suivie de la coupe radiale (profondeur de fraisage) AE.

Why Titanium is Difficult-to-machine Material? 4

Partir de la lame pour résoudre le problème du traitement du titane

L'usure des rainures de la lame lors de l'usinage d'alliages de titane est l'usure locale de l'arrière et de l'avant dans la direction de la profondeur de coupe, qui est souvent causée par la couche de durcissement laissée par l'usinage précédent. La réaction chimique et la diffusion de l'outil de coupe et du matériau de la pièce à la température de traitement supérieure à 800 ℃ sont également l'une des raisons de la formation de l'usure des rainures. Parce que dans le processus d'usinage, les molécules de titane de la pièce s'accumulent devant la lame et se «soudent» à la lame sous haute pression et haute température, formant une tumeur d'accrétion de copeaux. Lorsque l'accrétion de copeaux est décollée de la lame, le revêtement en carbure cémenté de la lame est enlevé. Par conséquent, un matériau et une géométrie de lame spéciaux sont requis pour le traitement des alliages de titane.

Structure d'outils adaptée à l'usinage du titane

L'usinage de l'alliage de titane est axé sur la chaleur. Une grande quantité de fluide de coupe à haute pression doit être pulvérisée sur le tranchant en temps opportun et avec précision pour éliminer rapidement la chaleur. Il existe une structure unique de fraise spécialement utilisée pour le traitement des alliages de titane sur le marché.

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