Why Titanium is Difficult-to-machine Material? 1

Fenômenos físicos no processamento de titânio

A força de corte da liga de titânio é apenas ligeiramente superior à do aço com a mesma dureza, mas o fenômeno físico do processamento da liga de titânio é muito mais complexo que o do processamento do aço, o que faz com que o processamento da liga de titânio enfrente grandes dificuldades.

Por que o titânio é um material difícil de usinar? 2

A maioria das ligas de titânio possui condutividade térmica muito baixa, apenas 1/7 de aço e 1/16 de alumínio. Portanto, o calor gerado no processo de corte da liga de titânio não será transferido para a peça de trabalho ou retirado pelos cavacos, mas reunido na área de corte, a temperatura gerada pode ser tão alta quanto 1000 ℃ ou superior, o que torna o corte as bordas da ferramenta desgastam, racham e geram tumores de cavacos rapidamente, e a borda de corte gasta aparece rapidamente, o que faz com que a área de corte gere mais calor, reduzindo ainda mais a vida útil da ferramenta.

A alta temperatura produzida no processo de corte destrói a integridade da superfície das peças de liga de titânio ao mesmo tempo, o que leva à diminuição da precisão geométrica das peças e ao fenômeno de endurecimento do trabalho que reduz seriamente sua resistência à fadiga.

A elasticidade da liga de titânio pode ser benéfica para o desempenho das peças, mas no processo de corte, a deformação elástica da peça de trabalho é uma importante razão para a vibração. A pressão de corte faz com que a peça de trabalho “elástica” deixe a ferramenta e recupere, de modo que o atrito entre a ferramenta e a peça de trabalho seja maior que o efeito de corte. O processo de fricção também produz calor, o que agrava o problema de baixa condutividade térmica da liga de titânio.

Ao usinar peças de paredes finas ou em forma de anel, esse problema é mais sério. Não é fácil processar peças de paredes finas de liga de titânio com a precisão dimensional esperada. Como quando o material da peça é empurrado pelo cortador, a deformação local da parede fina excede a faixa elástica, resultando em deformação plástica, e a resistência e dureza do material do ponto de corte aumentam significativamente. Nesse momento, de acordo com a velocidade de corte originalmente determinada, a usinagem se torna muito alta, o que leva a um desgaste acentuado da ferramenta.

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"Calor" é o "culpado" da liga de titânio difícil de processar!

Conhecimento tecnológico do processamento de ligas de titânio

Com base no entendimento do mecanismo de processamento da liga de titânio e na experiência anterior, o principal know-how do processamento da liga de titânio é o seguinte:

(1) A lâmina com geometria de ângulo positivo é usada para reduzir a força de corte, o calor de corte e a deformação da peça.

(2) Mantenha alimentação constante para evitar o endurecimento da peça. Durante o processo de corte, a ferramenta deve sempre estar no estado de alimentação. A quantidade de corte radial AE deve ser 30% do raio.

(3) Alta pressão e fluido de corte de grande fluxo são usados para garantir a estabilidade térmica do processo de usinagem e evitar a degeneração da superfície e danos à ferramenta devido à alta temperatura.

(4) Manter a borda da lâmina nítida e sem corte é a causa do acúmulo e desgaste de calor, o que é fácil de levar à falha da ferramenta.

(5) Pode ser processado no estado mais suave da liga de titânio, tanto quanto possível, porque o material se torna mais difícil de processar após o endurecimento, o tratamento térmico melhora a resistência do material e aumenta o desgaste da lâmina.

(6) Use um raio grande da ponta ou chanfro para cortar e tente colocar mais lâminas no corte. Isso pode reduzir a força de corte e o calor em cada ponto e evitar danos locais. Na fresagem de liga de titânio, a velocidade de corte tem maior influência na vida útil da ferramenta VC, seguida pelo corte radial (profundidade de fresagem) AE.

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Partindo da lâmina para resolver o problema do processamento de titânio

O desgaste da ranhura da lâmina na usinagem de liga de titânio é o desgaste local das costas e da frente ao longo da direção da profundidade de corte, que geralmente é causada pela camada de endurecimento deixada pela usinagem anterior. A reação química e a difusão da ferramenta de corte e do material da peça de trabalho a uma temperatura de processamento acima de 800 ℃ também é uma das razões para a formação de desgaste das ranhuras. Porque no processo de usinagem, as moléculas de titânio da peça se acumulam na frente da lâmina e "soldam" a lâmina sob alta pressão e alta temperatura, formando tumor de acúmulo de cavacos. Quando o acúmulo de cavacos é retirado da lâmina, o revestimento de metal duro da lâmina é retirado. Portanto, é necessário material e geometria especiais da lâmina para o processamento da liga de titânio.

Estrutura da ferramenta adequada para usinagem de titânio

O foco da usinagem de liga de titânio é o calor. Uma grande quantidade de fluido de corte de alta pressão deve ser pulverizada na ponta de corte em tempo hábil e com precisão para remover o calor rapidamente. Existe uma estrutura única de fresa usada especialmente para o processamento de ligas de titânio no mercado.

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