10 dicas úteis para fresamento de titânio

A liga de titânio e a liga de alumínio são semelhantes nos seguintes aspectos: ambos os metais são usados para fabricar peças estruturais de aeronaves, caso em que o 90% dos materiais pode precisar ser retificado antes que as peças sejam concluídas. Muitas lojas podem querer que esses metais tenham mais em comum.

Os fabricantes de aeronaves, que são bons em usinagem de alumínio, descobrem que processam muito mais titânio porque os projetos de aeronaves mais recentes usam mais titânio.

No que nos diz respeito, diremos que o titânio não é necessariamente difícil, mas todo o processo de processamento deve ser considerado, pois qualquer fator pode prejudicar a eficácia de todo o processo.

A estabilidade é a chave. Quando a ferramenta entra em contato com a peça de trabalho, ela fecha um círculo. A ferramenta, carro, fuso, coluna, trilho guia, mesa, dispositivo de fixação e peça de trabalho fazem parte do círculo e parte da estabilidade necessária. Outras considerações importantes incluem a pressão e o volume do refrigerante, bem como o método de fornecimento do refrigerante. Este artigo se concentra em métodos e aplicações. Para aproveitar ao máximo o potencial desses processos e torná-los capazes de processar o titânio de forma produtiva, as seguintes sugestões são úteis:

1. Mantenha o Engate Radial Baixo

Um dos principais desafios para o titânio é o resfriamento. Neste tipo de metal, o calor gerado no processo de processamento é relativamente menos descarregado com o chip. Comparado com outros metais, uma proporção maior de calor entra na ferramenta durante o processamento de titânio. Devido a esta influência, a escolha da malha radial determina a escolha da velocidade da superfície do metal.

O gráfico da Figura 1 mostra isso. O entalhe completo (ou seja, 180 graus de engate) requer uma velocidade de superfície relativamente baixa. Mas reduzir o engate radial reduz o tempo que a aresta de corte gera calor e permite que a aresta de corte resfrie antes da próxima rotação entrar no material. Portanto, devido à redução do engate radial, a velocidade da superfície pode ser aumentada mantendo a temperatura no ponto de corte. Para acabamento, um processo de fresamento consiste em um arco de contato muito pequeno com uma aresta de corte afiada e afiada e uma alta velocidade superficial e avanço mínimo por dente para obter resultados extraordinários.

Figura 1. mantenha o engate radial baixo

2. Aumente a quantidade de flautas

Fresas de topo comumente usadas têm quatro ou seis ranhuras. Em titânio, isso pode ser muito pouco. Um número mais eficiente de flautas pode ser 10 ou mais (veja a Figura 2).

O aumento do número de canais compensa o baixo avanço por dente. Em muitas aplicações, o espaçamento da ranhura da ferramenta de dez furos é muito apertado para a folga do cavaco. No entanto, a fresagem produtiva de titânio tende a ter uma profundidade radial menor (ver dica 1). O microchip resultante está aberto ao uso gratuito de fresas de topo de contagem de alto rendimento para melhorar a produtividade.

Figura 2. Aumente a quantidade de flautas

3. Faça um chip grosso a fino

Fresamento trepante é um termo familiar para este conceito. Em outras palavras, não alimente a fresa, para que a lâmina passe pelo material na direção da alimentação da fresa. Conhecido como moagem tradicional, esse processo torna os cavacos mais finos e grossos. Quando a ferramenta atinge o material, o atrito cria calor antes que o material comece a cisalhar do metal base. Em vez de absorver e esgotar o calor gerado, a chapa entra na ferramenta. Então, no ponto de saída, o cavaco é espesso, aumentando a pressão de corte para fazer com que o cavaco grude.

O fresamento concordante – ou formação de cavacos grossos a finos – começa com a aresta de corte entrando no excesso de material e saindo na superfície acabada (veja a Figura 3). No fresamento lateral, a ferramenta tenta “escalar” o material, criando um cavaco espesso na entrada para máxima absorção de calor e um cavaco fino na saída para evitar a adesão do cavaco. 

Fig3. faça um chip grosso a fino

O fresamento de perfil requer um exame cuidadoso do caminho da ferramenta para garantir que a ferramenta continue entrando no excesso de material dessa maneira e saindo da superfície usinada dessa maneira. Nem sempre é tão fácil fazer isso em um passe complexo como apenas manter o material correto.

4. Arco em

Em titânio e outros metais, a vida útil da ferramenta é perdida nas mudanças dramáticas de força. Esses piores momentos geralmente ocorrem quando as ferramentas entram no material. Avançar a ferramenta diretamente (o que quase todos os caminhos de ferramenta padrão fazem) produz um efeito semelhante a bater na aresta de corte com um martelo. E deslize a ferramenta suavemente. Para fazer isso, crie um caminho de ferramenta para que o arco da ferramenta entre no material, não em linha reta (veja a Figura 4). O caminho de entrada do arco permite que a força de corte aumente gradualmente para evitar aderência ou instabilidade da ferramenta. A geração de calor e cavacos também aumenta gradativamente até que a ferramenta esteja totalmente envolvida no corte.

Fig.4 entrada de arco

5. Terminar em um Chanfro

A força de impacto também muda na saída da ferramenta. Tão útil quanto o corte grosso a fino (ponta 3), o problema com este método é que quando a ferramenta atinge o final do cordão de solda e começa a remover o metal, a formação grossa a fina pára abruptamente. Uma mudança repentina produzirá uma mudança repentina similar na força, impactando a ferramenta e possivelmente danificando a superfície da peça. Para evitar uma transição tão repentina, medidas preventivas devem ser tomadas. Primeiro, um chanfro de 45 graus deve ser fresado no final do passe para que a fresa possa ver a profundidade de corte radial diminuir gradualmente (ver Fig. 5).

Fig.5 extremidade em um chanfro

6. Confie no Alívio Secundário

Uma aresta de corte afiada pode minimizar a força de corte do titânio, mas a aresta de corte também precisa ser forte o suficiente para resistir à pressão de corte. Projeto de ferramenta de alívio secundário, a primeira resistência da área frontal positiva, seguida pela segunda área para aumentar a lacuna, para atingir esses dois objetivos (consulte a Figura 6). Resgate secundário é uma ferramenta comum, mas diferentes desenhos de alívio secundário em titânio, especialmente em ferramentas de teste, podem revelar mudanças no desempenho de corte e na vida útil da ferramenta.

Fig.6 projeto da ferramenta de alívio secundário

7. Altere a Profundidade Axial

Na profundidade de corte, oxidação e reações químicas podem afetar a ferramenta. Se a ferramenta for reutilizada na mesma profundidade, podem ocorrer danos precoces neste ponto. No corte axial contínuo, essa área danificada da ferramenta pode causar encruamento, bem como linhas em peças inaceitáveis para componentes aeroespaciais, o que significa que esse efeito na superfície pode exigir a substituição da ferramenta antecipadamente. Para evitar isso, a ferramenta de manutenção aloca diferentes pontos na área problemática ao longo do canal (veja a Figura 7) alterando a redução da profundidade axial para cada passe, e um resultado semelhante pode ser passado pelo primeiro torneamento do cone e os passes subsequentes em paralelo para evitar o corte de profundidade de corte.

Fig.7 redução de profundidade axial alterada pela alocação de diferentes pontos na área do problema

8. Limite a profundidade axial em torno de recursos finos

A escala 8:1 ajuda a lembrar os recursos de paredes finas e sem suporte no fresamento de titânio. Para evitar a deformação das paredes do saco, essas paredes são fresadas em uma fase axial contínua em vez de usar uma única fresa de topo para fresar toda a profundidade da parede. Especificamente, a redução da profundidade axial de cada degrau não deve ser superior a 8 vezes a espessura da parede, o que fará essas fresagens após a passagem (ver Figura 8). Se a espessura da parede for de 0,1 polegada, por exemplo, o fresamento através de profundidades axiais adjacentes não deve exceder 0,8 polegada.

Fig.8 razão entre a profundidade axial e a espessura da parede é inferior a 8:1

Apesar das limitações de profundidade, é possível utilizar esta regra para que a fresagem produtiva ainda seja possível. Para isso, a parede fina é processada de modo que a casca da matéria-prima bruta permaneça ao redor da parede, tornando o recurso 3 ou 4 vezes mais espesso que o recurso final. Por exemplo, a regra 8-1 permite uma profundidade axial de 2,4 polegadas se a parede for mantida com 0,3 polegadas de espessura. Através desses canais, a parede grossa é usinada até a dimensão final com uma profundidade axial mais leve.  

9. Escolha uma ferramenta muito menor que o bolso

Devido à extensão em que a ferramenta absorve calor no titânio, a ferramenta requer folga para permitir o resfriamento. Ao fresar canais pequenos, o diâmetro da ferramenta não deve exceder 70% do diâmetro do canal (ou tamanho similar) (veja a Figura 9). Se a folga for menor que este valor, é possível isolar a ferramenta do refrigerante e reter os detritos que podem tirar parte do calor.

A regra 70% também pode ser aplicada a ferramentas de fresamento na parte superior da superfície. Neste caso, a largura do recurso deve ser 70% do diâmetro da ferramenta. A ferramenta é compensada por 10% para estimular a criação de cavacos grossos e finos.

Fig9. escolha uma ferramenta muito menor que o bolso

10. Dê uma dica do aço ferramenta

A fresa de alto avanço é um conceito de ferramenta desenvolvido para usinagem de aço ferramenta na indústria de moldes nos últimos anos. Tem sido usado para processar titânio nos últimos anos. A fresa de alto avanço requer uma profundidade de corte axial leve, mas ao operar nessa profundidade leve, a fresa permite uma taxa de avanço maior do que o projeto convencional da fresa.

A razão é que os chips ficam mais finos. A chave para um moinho de alto avanço é uma lâmina com uma grande curva de raio até sua aresta de corte (veja a Figura 10). Este raio estende a formação de cavacos para uma grande área de contato na borda. Devido ao afinamento, uma profundidade de corte axial de 0,040 polegada pode produzir uma espessura de cavaco de apenas cerca de 0,008 polegada. Na liga de titânio, esse tipo de chapa supera a desvantagem do baixo avanço por dente que normalmente é exigido por esse metal. O afinamento do chip abre caminho para maior velocidade de alimentação de programação.

Fig10. o aço da ferramenta dirá