¿Por qué pensamos que la aleación de titanio es un material difícil de mecanizar? Debido a la falta de una comprensión profunda de su mecanismo y fenómeno de procesamiento.
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El "calor" es el "culpable" de la dificultad de mecanizar aleaciones de titanio
La fuerza de corte del procesamiento de la aleación de titanio es solo un poco más alta que la del acero con la misma dureza, pero el fenómeno físico del procesamiento de la aleación de titanio es mucho más complicado que el del procesamiento del acero, lo que hace que el procesamiento de la aleación de titanio enfrente grandes dificultades.
La conductividad térmica de la mayoría de las aleaciones de titanio es muy baja, solo 1/7 del acero y 1/16 del aluminio. Por lo tanto, el calor generado en el proceso de corte de la aleación de titanio no se transferirá rápidamente a la pieza de trabajo ni se lo llevarán las virutas, sino que se acumulará en el área de corte y la temperatura generada puede llegar a los 1000 grados C, lo que provocará la filo de la herramienta se desgaste, agriete y muera rápidamente. Acumulación La acumulación de filos, la rápida aparición de filos desgastados, a su vez genera más calor en la zona de corte, lo que acorta aún más la vida útil de la herramienta.
La alta temperatura generada durante el proceso de corte también destruye la integridad de la superficie de las piezas de aleación de titanio, lo que provoca una disminución de la precisión geométrica de la pieza y un fenómeno de endurecimiento por trabajo que reduce gravemente su resistencia a la fatiga.
La elasticidad de las aleaciones de titanio puede ser beneficiosa para el rendimiento de la pieza, pero durante el corte, la deformación elástica de la pieza de trabajo es una causa importante de vibración. La presión de corte hace que la pieza de trabajo "elástica" abandone la herramienta y rebote, de modo que la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo es mayor que la acción de corte. El proceso de fricción también genera calor, lo que agrava el problema de la mala conductividad térmica de las aleaciones de titanio.
Este problema es aún más grave cuando se procesan piezas de paredes delgadas o en forma de anillo que se deforman fácilmente. No es una tarea fácil procesar piezas de paredes delgadas de aleación de titanio con la precisión dimensional esperada. Porque cuando la herramienta empuja el material de la pieza de trabajo, la deformación local de la pared delgada ha excedido el rango elástico para producir deformación plástica, y la resistencia y dureza del material en el punto de corte aumentan significativamente. En este momento, el mecanizado a la velocidad de corte determinada originalmente se vuelve demasiado alta, lo que conduce además a un fuerte desgaste de la herramienta.
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Know-how de procesos para el mecanizado de aleaciones de titanio
Sobre la base de la comprensión del mecanismo de procesamiento de las aleaciones de titanio, junto con la experiencia anterior, el principal conocimiento del proceso para procesar las aleaciones de titanio es el siguiente:
(1) Insertos con geometría de ángulo positivo para reducir la fuerza de corte, el calor de corte y la deformación de la pieza de trabajo.
(2) Mantenga un avance constante para evitar el endurecimiento de la pieza de trabajo. La herramienta siempre debe estar en estado de avance durante el proceso de corte. La cantidad de corte radial ae debe ser el 30 por ciento del radio durante el fresado.
(3) El fluido de corte de alta presión y gran caudal se utiliza para garantizar la estabilidad térmica del proceso de mecanizado y evitar que la superficie de la pieza de trabajo se degenere y dañe la herramienta debido a la temperatura excesiva.
(4) Mantenga el borde de corte de la hoja afilado, las cuchillas desafiladas son la causa de la acumulación de calor y el desgaste, lo que puede conducir fácilmente a la falla de las cuchillas.
(5) Procesamiento en el estado más suave posible de aleación de titanio, debido a que el material se vuelve más difícil de procesar después del endurecimiento, el tratamiento térmico mejora la resistencia del material y aumenta el desgaste de la cuchilla.
(6) Utilice un radio de punta grande o un chaflán para cortar tanto como sea posible en el borde de corte. Esto puede reducir la fuerza de corte y el calor en cada punto y evitar roturas locales. Al fresar aleaciones de titanio, entre los parámetros de corte, la velocidad de corte tiene la mayor influencia en la vida útil de la herramienta vc, seguida por la cantidad de corte radial (profundidad de fresado) ae.
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A partir de la hoja para resolver el problema de procesamiento de titanio.
El desgaste de la ranura de la hoja que se produce durante el procesamiento de la aleación de titanio es el desgaste local de la parte posterior y frontal a lo largo de la dirección de la profundidad de corte, que a menudo es causado por la capa endurecida dejada por el procesamiento anterior. La reacción química y la difusión entre la herramienta y el material de la pieza de trabajo a una temperatura de procesamiento superior a 800 grados también es una de las razones de la formación de desgaste en las ranuras.
Porque durante el procesamiento, las moléculas de titanio de la pieza de trabajo se acumulan en la parte delantera de la hoja y se "sueldan" a la hoja bajo alta presión y alta temperatura, formando un borde acumulado. Cuando el filo de acumulación se desprende del filo de corte, elimina el recubrimiento de carburo del inserto, por lo que el mecanizado de titanio requiere materiales y geometrías de inserto especiales.
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Estructuras de herramientas para mecanizado de titanio
El enfoque del procesamiento de aleaciones de titanio es el calor. Se debe rociar una gran cantidad de fluido de corte a alta presión sobre el borde de corte de manera oportuna y precisa para eliminar el calor rápidamente. Hay estructuras únicas de fresas especialmente utilizadas para el procesamiento de aleaciones de titanio en el mercado.
