Почему титан - сложный материал?

Физические явления при обработке титана

Усилие резания титанового сплава лишь немного выше, чем у стали с такой же твердостью, но физическое явление обработки титанового сплава намного сложнее, чем при обработке стали, что делает обработку титанового сплава большими трудностями.

Большинство титановых сплавов имеют очень низкую теплопроводность, только 1/7 стали и 1/16 алюминия. Следовательно, тепло, вырабатываемое в процессе резки титанового сплава, не будет передаваться заготовке или отводиться стружкой, но, собираясь в зоне резки, генерируемая температура может достигать 1000 ℃ или выше, что делает резку кромка инструмента быстро изнашивается, растрескивается и образуется опухоль, и быстро изнашивается режущая кромка, в результате чего зона резания выделяет больше тепла, что еще больше сокращает срок службы инструмента.

Высокая температура, возникающая в процессе резки, одновременно разрушает целостность поверхности деталей из титанового сплава, что приводит к снижению геометрической точности деталей и явлению упрочнения при работе, которое серьезно снижает их усталостную прочность.

Эластичность титанового сплава может быть полезна для работы деталей, но в процессе резки упругая деформация заготовки является важной причиной вибрации. Давление резания заставляет «упругую» заготовку покидать инструмент и отскакивать, так что трение между инструментом и заготовкой превышает эффект резания. В процессе трения также выделяется тепло, что усугубляет проблему плохой теплопроводности титанового сплава.

При обработке тонкостенных или кольцевых деталей эта проблема является более серьезной. Нелегко обрабатывать тонкостенные детали из титанового сплава с ожидаемой точностью размеров. Поскольку, когда материал заготовки отталкивается резцом, локальная деформация тонкой стенки превышает предел упругости, что приводит к пластической деформации, и прочность материала и твердость точки резания значительно увеличиваются. В это время, согласно первоначально определенной скорости резания, обработка становится слишком высокой, что дополнительно приводит к резкому износу инструмента.

«Тепло» – «виновник» труднообрабатываемого титанового сплава!

Технологические ноу-хау обработки титановых сплавов

Исходя из понимания механизма обработки титанового сплава и предыдущего опыта, основное ноу-хау обработки титанового сплава заключается в следующем:

(1) Лезвие с положительной геометрией угла используется для уменьшения силы резания, нагрева и деформации заготовки.

(2) Поддерживайте постоянную подачу, чтобы избежать затвердевания заготовки. Во время процесса резки инструмент всегда должен находиться в состоянии подачи. Радиальная величина резания AE должна составлять 30% радиуса.

(3) Режущая жидкость с высоким давлением и большим расходом используется для обеспечения термической стабильности процесса обработки и предотвращения вырождения поверхности и повреждения инструмента из-за высокой температуры.

(4) Сохранение острого и тупого края лезвия является причиной накопления тепла и износа, который легко может привести к выходу инструмента из строя.

(5) Его можно обрабатывать в самом мягком состоянии из титанового сплава, насколько это возможно, поскольку материал становится более трудным для обработки после закалки, термическая обработка улучшает прочность материала и увеличивает износ лезвия.

(6) Используйте большой радиус наконечника или фаску, чтобы врезать, и попытайтесь вставить больше лезвий в резку. Это может уменьшить силу резания и нагрев в каждой точке и предотвратить локальное повреждение. При фрезеровании титанового сплава скорость резания оказывает наибольшее влияние на срок службы инструмента VC, за которым следует радиальный рез (глубина фрезерования) AE.

Начиная с лезвия, чтобы решить проблему обработки титана

Канавочный износ лезвия при обработке титановых сплавов представляет собой локальный износ задней и передней части по направлению глубины резания, который часто вызван слоем закалки, оставшимся от предыдущей обработки. Химическая реакция и диффузия режущего инструмента и материала заготовки при температуре обработки более 800 ℃ также являются одной из причин образования износа канавок. Потому что в процессе обработки молекулы титана заготовки скапливаются перед лезвием и «привариваются» к лезвию под высоким давлением и высокой температурой, образуя опухоль из нароста стружки. Когда налет стружки удаляется с лезвия, покрытие из цементированного карбида с лезвия удаляется. Поэтому для обработки титановых сплавов необходимы специальный материал и геометрия лезвия.

Структура инструмента подходит для обработки титана

Основное внимание при обработке титановых сплавов уделяется теплу. Большое количество смазочно-охлаждающей жидкости высокого давления должно быть нанесено на режущую кромку своевременно и точно, чтобы быстро отводить тепло. На рынке представлена уникальная структура фрезы, специально используемая для обработки титановых сплавов.