Por que achamos que a liga de titânio é um material difícil de usinar? Devido à falta de compreensão profunda de seu mecanismo de processamento e fenômeno.
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"Calor" é o "culpado" pela dificuldade de usinagem de ligas de titânio
A força de corte do processamento 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 complicado do que o do processamento do aço, o que torna o processamento da liga de titânio enfrenta grandes dificuldades.
A condutividade térmica da maioria das ligas de titânio é muito baixa, apenas 1/7 do aço e 1/16 do alumínio. Portanto, o calor gerado no processo de corte da liga de titânio não será transferido rapidamente para a peça de trabalho ou levado pelos cavacos, mas será acumulado na área de corte, e a temperatura gerada pode chegar a 1000 graus C, causando o aresta de corte da ferramenta se desgastar, rachar e morrer rapidamente. Acúmulo de aresta acumulada, aparecimento rápido de arestas desgastadas, por sua vez, gera mais calor na zona de corte, diminuindo ainda mais a vida útil da ferramenta.
A alta temperatura gerada durante o processo de corte também destrói a integridade da superfície das peças de liga de titânio, resultando em uma diminuição da precisão geométrica da peça e um fenômeno de endurecimento que reduz seriamente sua resistência à fadiga.
A elasticidade das ligas de titânio pode ser benéfica para o desempenho da peça, mas durante o corte, a deformação elástica da peça é uma importante causa de vibração. A pressão de corte faz com que a peça "elástica" saia da ferramenta e retorne, de modo que o atrito entre a ferramenta e a peça seja maior que a ação de corte. O processo de fricção também gera calor, o que agrava o problema da baixa condutividade térmica das ligas de titânio.
Este problema é ainda mais grave ao processar peças de paredes finas ou em forma de anel que são facilmente deformadas. Não é uma tarefa fácil processar peças de paredes finas de liga de titânio com a precisão dimensional esperada. Porque quando o material da peça de trabalho é empurrado pela ferramenta, a deformação local da parede fina excedeu a faixa elástica para produzir deformação plástica, e a resistência e dureza do material no ponto de corte aumentam significativamente. Neste momento, a usinagem na velocidade de corte originalmente determinada torna-se muito alta, o que leva ainda mais ao desgaste acentuado da ferramenta.
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Know-how de processo para usinagem de ligas de titânio
Com base na compreensão do mecanismo de processamento das ligas de titânio, juntamente com a experiência anterior, o principal know-how do processo de processamento de ligas de titânio é o seguinte:
(1) Pastilhas com geometria de ângulo positivo para reduzir a força de corte, calor de corte e deformação da peça de trabalho.
(2) Mantenha um avanço constante para evitar o endurecimento da peça de trabalho. A ferramenta deve estar sempre no estado de alimentação durante o processo de corte. A quantidade de corte radial ae deve ser de 30% do raio durante o fresamento.
(3) O fluido de corte de alta pressão e grande fluxo é usado para garantir a estabilidade térmica do processo de usinagem e evitar que a superfície da peça de trabalho se degenere e danifique a ferramenta devido à temperatura excessiva.
(4) Mantenha a ponta da lâmina afiada, facas cegas são a causa do acúmulo de calor e desgaste, o que pode facilmente levar à falha das facas.
(5) Processamento no estado mais macio possível da liga de titânio, 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 de ponta grande ou chanfro para cortar o máximo possível na aresta de corte. Isso pode reduzir a força de corte e o calor em cada ponto e evitar quebras locais. No fresamento de ligas de titânio, dentre os parâmetros de corte, a velocidade de corte tem maior influência na vida útil da ferramenta vc, seguida pela quantidade de corte radial (profundidade de fresamento) ae.
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A partir da lâmina para resolver o problema de processamento de titânio
O desgaste do sulco da lâmina que ocorre durante o processamento da liga de titânio é o desgaste local da parte traseira e frontal ao longo da direção da profundidade de corte, que geralmente é causado pela camada endurecida deixada pelo processamento anterior. A reação química e a difusão entre a ferramenta e o material da peça a uma temperatura de processamento superior a 800 graus também é uma das razões para a formação do desgaste do sulco.
Porque durante o processamento, as moléculas de titânio da peça de trabalho se acumulam na frente da lâmina e são "soldadas" à lâmina sob alta pressão e alta temperatura, formando aresta postiça. Quando a aresta postiça descasca da aresta de corte, ela remove o revestimento de metal duro da pastilha, portanto, a usinagem de titânio requer materiais e geometrias especiais da pastilha.
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Estruturas de ferramentas para usinagem de titânio
O foco do processamento da liga de titânio é o calor. Uma grande quantidade de fluido de corte de alta pressão deve ser pulverizada na aresta de corte de maneira oportuna e precisa para remover o calor rapidamente. Existem no mercado estruturas únicas de fresas especialmente usadas para processamento de ligas de titânio.
