Aliatges de titanitenen molts avantatges. Per exemple: alta resistència a la corrosió, baixa densitat i alta resistència, propietats no-magnètiques, biocompatibilitat i resistència a alta-temperatura. Tanmateix, els aliatges de titani són realment difícils de mecanitzar i requereixen eines de tall especials. En aquest article es discutiran les raons per les quals els aliatges de titani són difícils de mecanitzar i les contramesures que es poden prendre.
1. Raons per les quals els aliatges de titani són difícils de mecanitzar
Primer, la concentració de calor
La majoria dels aliatges de titani tenen una conductivitat tèrmica molt baixa-només 1/7 de la de l'acer, 1/16 de la de l'alumini i 1/25 de la del coure. Com a resultat, la calor generada durant el mecanitzat d'aliatges de titani no es transfereix ràpidament a la peça de treball ni es transporta per les encenalls, sinó que es concentra a la zona de tall.
Les temperatures a la vora de tall poden arribar als 1.000 graus, provocant un ràpid desgast i esquerdes de la vora de tall de l'eina, provocant l'acumulació d'encenalls i escurçant la vida útil de l'eina.
Les altes temperatures generades durant el tall també comprometen la integritat de la superfície de les peces d'aliatge de titani, donant lloc a una precisió geomètrica reduïda i un enduriment per treball, que redueix severament la seva resistència a la fatiga.
En segon lloc, deformació elàstica
El mòdul elàstic dels aliatges de titani no és molt elevat; per exemple, el mòdul elàstic de TC4 és només de 110 GPa, mentre que el de l'acer 45 és de 210 GPa, i el dels acers inoxidables com el 303, 304 i 316 també és d'uns 200 GPa. Per tant, és probable que es produeixi una deformació elàstica en mecanitzar aliatges de titani.
Aquest problema és encara més greu en mecanitzar peces de-paret fines o en forma d'anella-. No és fàcil mecanitzar peces d'aliatge de titani-parets fines amb la precisió dimensional desitjada. Això es deu al fet que quan el material de la peça és allunyat per l'eina de tall, la deformació local a les zones de paret fines-supera el límit elàstic, donant lloc a una deformació plàstica, que augmenta significativament la resistència i la duresa del material al punt de tall.
La pressió de tall fa que la peça "elàstica" s'allunyi de l'eina i reboti, donant lloc a una fricció entre l'eina i la peça que supera la força de tall. Aquesta fricció genera calor, cosa que agreuja el problema de la mala conductivitat tèrmica dels aliatges de titani.
En tercer lloc, els aliatges de titani tenen una gran afinitat, donant lloc a la formació d'encenalls llargs i continus durant el tornejat i la perforació. Aquests xips poden envoltar l'eina i perjudicar-ne la funció. Una profunditat de tall excessiva pot provocar que l'eina s'enganxi, es cremin i es trenquin.
Per descomptat, aquesta alta afinitat també és força útil en altres aplicacions; per exemple, a les bombes d'ions, on el titani s'utilitza per a plaques càtodes. Quan els àtoms de titani s'escampen a la paret del tub ànode, adsorbeixen gas, creant així un buit ultra-.
Quart, la vibració
Tot i que l'elasticitat dels aliatges de titani pot beneficiar el rendiment de les peces, durant el procés de tall, la deformació elàstica de la peça és una de les principals causes de vibració.
La vibració generada en el mecanitzat d'aliatges de titani és aproximadament 10 vegades la de l'acer. Com que la calor de tall es concentra a la zona de tall, això produeix estelles dentades i provoca fluctuacions en la potència de tall.
2. Contramesures per a la difícil mecanització dels aliatges de titani
Primer, refredament
El refrigerant es pot utilitzar per reduir les altes temperatures generades durant el procés de tall. Normalment, els refrigerants a base d'oli no-soluble-s'utilitzen per tall i cisallament amb càrrega pesada-a baixa{-velocitat, mentre que els refrigerants de tall solubles s'utilitzen per tall o cisalla a-alta velocitat.
A més, es poden utilitzar mètodes de tall criogènic, utilitzant nitrogen líquid (-180 graus) o CO₂ líquid (-76 graus) com a fluid de tall per reduir la temperatura a la zona de tall. Aquest mètode pot reduir la força de tall principal en un 20% i reduir la temperatura de tall en més de 300 graus. Al mateix temps, la vora acumulada desapareix, la qualitat de la superfície mecanitzada millora i la vida útil de l'eina augmenta en un factor de 2 a 3.
En segon lloc, seleccionar les eines de tall adequades
L'elecció de les eines de tall correctes pot produir millores significatives.
Com que la calor s'ha de dissipar a través de la vora de tall i el refrigerant-en lloc de l'encenall, com és el cas de l'acer-, una petita part de la vora de tall ha de suportar esforços tèrmics i mecànics extremadament elevats. L'ús d'un tall afilat redueix les forces de tall.
A més, es pot reduir la pressió de tall utilitzant insercions de terra amb ranures polides i alts angles de tall positius.
Si cal, també es poden utilitzar eines recobertes per resistir l'adhesió a l'aliatge i trencar encenalls llargs, minimitzant així la fricció durant l'evacuació d'encenalls-tot això ajuda a prevenir la generació de calor durant el mecanitzat.
En tercer lloc, mantenir una velocitat d'alimentació constant o augmentar la velocitat d'alimentació
El titani és propens a endurir-se per treball-és a dir, es fa més dur a mesura que es mecanitza, la qual cosa fa que augmenti el desgast de les eines. Una velocitat d'alimentació constant garanteix que l'enduriment per treball es mantingui al mínim.
Per descomptat, si la màquina ho permet, es pot augmentar la velocitat d'alimentació. Això significa que l'eina passa menys temps en una àrea específica, deixant menys temps per a l'acumulació de calor i l'enduriment del treball.
En quart lloc, reduir la velocitat de tall
Per exemple, utilitzeu un-terç o menys de la velocitat de tall utilitzada per a l'acer per controlar la generació de calor.
En cinquè, canviar les eines segons el procés
Les eines amb recobriments de ceràmica, carbur de titani i nitrur de titani utilitzats per mecanitzar aliatges de titani tindran una vida útil més curta.
Correu electrònic{0}:garychen3215@hotmail.com
Adreça: No.35, Baoti Rd, ciutat de Baoji, província de Shaanxi, Xina
Contacte: Sr. Gary Chen
Telèfon: +86-917-8883215
Mòbil/WhatsApp: +86 13092900605
