Tại sao Titanium là vật liệu khó gia công? 1

Hiện tượng vật lý trong chế biến titan

Lực cắt của hợp kim titan chỉ cao hơn một chút so với thép có cùng độ cứng, nhưng hiện tượng vật lý của gia công hợp kim titan phức tạp hơn nhiều so với gia công thép, khiến việc gia công hợp kim titan gặp rất nhiều khó khăn.

Tại sao Titanium là vật liệu khó gia công? 2

Hầu hết các hợp kim titan có độ dẫn nhiệt rất thấp, chỉ bằng 1/7 thép và 1/16 nhôm. Do đó, nhiệt sinh ra trong quá trình cắt hợp kim titan sẽ không được truyền vào phôi hoặc lấy đi bởi các con chip, mà tập trung ở khu vực cắt, nhiệt độ được tạo ra có thể lên tới 1000oC trở lên, khiến cho việc cắt cạnh của dụng cụ bị mòn, nứt và tạo ra khối u chip nhanh chóng, và lưỡi cắt bị mòn xuất hiện nhanh chóng, khiến cho khu vực cắt tạo ra nhiều nhiệt hơn, rút ngắn hơn nữa tuổi thọ của dụng cụ.

Nhiệt độ cao được tạo ra trong quá trình cắt phá hủy tính toàn vẹn bề mặt của các bộ phận hợp kim titan, dẫn đến giảm độ chính xác hình học của các bộ phận và hiện tượng làm cứng làm giảm nghiêm trọng độ bền mỏi của chúng.

Độ đàn hồi của hợp kim titan có thể có lợi cho hiệu suất của các bộ phận, nhưng trong quá trình cắt, biến dạng đàn hồi của phôi là một lý do quan trọng cho rung động. Áp lực cắt làm cho phôi gia công của đàn hồi có thể rời khỏi công cụ và bật lại, do đó ma sát giữa dụng cụ và phôi lớn hơn hiệu ứng cắt. Quá trình ma sát cũng tạo ra nhiệt, làm trầm trọng thêm vấn đề dẫn nhiệt kém của hợp kim titan.

Khi gia công các bộ phận có thành mỏng hoặc hình vòng, vấn đề này nghiêm trọng hơn. Không dễ để xử lý các bộ phận mỏng bằng hợp kim titan với độ chính xác kích thước dự kiến. Bởi vì khi vật liệu phôi bị đẩy ra bởi máy cắt, biến dạng cục bộ của tường mỏng đã vượt quá phạm vi đàn hồi, dẫn đến biến dạng dẻo và cường độ vật liệu và độ cứng của điểm cắt tăng đáng kể. Tại thời điểm này, theo tốc độ cắt được xác định ban đầu, gia công trở nên quá cao, điều này càng dẫn đến hao mòn dụng cụ sắc nét.

Tại sao Titanium là vật liệu khó gia công? 3

Cốt thép nóng là một thủ phạm hợp kim titan khó chế biến!

Bí quyết công nghệ chế biến hợp kim titan

Trên cơ sở hiểu được cơ chế gia công của hợp kim titan và kinh nghiệm trước đây, bí quyết chính của chế biến hợp kim titan như sau:

(1) Lưỡi dao có hình dạng góc dương được sử dụng để giảm lực cắt, cắt nhiệt và biến dạng phôi.

(2) Giữ cho ăn liên tục để tránh làm cứng phôi. Trong quá trình cắt, dụng cụ phải luôn ở trạng thái cho ăn. Lượng cắt xuyên tâm AE phải là 30% của bán kính.

(3) Áp suất cao và chất lỏng cắt dòng chảy lớn được sử dụng để đảm bảo độ ổn định nhiệt của quá trình gia công và ngăn ngừa sự thoái hóa bề mặt và hư hỏng dụng cụ do nhiệt độ cao.

(4) Giữ cho lưỡi dao sắc và cùn là nguyên nhân của sự tích tụ và hao mòn nhiệt, dễ dẫn đến hỏng dụng cụ.

(5) Nó có thể được xử lý ở trạng thái mềm nhất của hợp kim titan càng nhiều càng tốt, vì vật liệu trở nên khó xử lý hơn sau khi làm cứng, xử lý nhiệt giúp cải thiện độ bền của vật liệu và tăng độ mài mòn của lưỡi dao.

(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.

Tại sao Titanium là vật liệu khó gia công? 4

Bắt đầu từ lưỡi dao để giải quyết vấn đề gia công titan

Độ mòn rãnh của lưỡi dao trong gia công hợp kim titan là độ mòn cục bộ của mặt sau và mặt trước dọc theo chiều sâu cắt, thường xảy ra do lớp làm cứng còn lại của gia công trước. Phản ứng hóa học và khuếch tán của dụng cụ cắt và vật liệu phôi ở nhiệt độ xử lý trên 800oC cũng là một trong những lý do cho sự hình thành hao mòn rãnh. Bởi vì trong quá trình gia công, các phân tử titan của phôi tích tụ ở phía trước lưỡi dao, và mối hàn mối hàn với lưỡi dao dưới áp suất cao và nhiệt độ cao, tạo thành khối u bồi tụ chip. Khi sự bồi tụ chip được bóc ra từ lưỡi cắt, lớp phủ cacbua xi măng của lưỡi dao sẽ bị lấy đi. Do đó, vật liệu lưỡi và hình học đặc biệt là cần thiết để gia công hợp kim titan.

Cấu trúc dao thích hợp cho gia công titan

Trọng tâm của gia công hợp kim titan là nhiệt. Một lượng lớn chất lỏng cắt áp suất cao nên được phun vào lưỡi cắt kịp thời và chính xác để loại bỏ nhiệt nhanh chóng. Có một cấu trúc độc đáo của dao phay được sử dụng đặc biệt để gia công hợp kim titan trên thị trường.

viTiếng Việt
en_USEnglish zh_CN简体中文 es_ESEspañol hi_INहिन्दी arالعربية pt_BRPortuguês do Brasil ru_RUРусский ja日本語 jv_IDBasa Jawa de_DEDeutsch ko_KR한국어 fr_FRFrançais tr_TRTürkçe pl_PLPolski viTiếng Việt