Почему с титановым сплавом сложно работать?
1.Физические явления обработки титана
Режущая способность титановых сплавов лишь немного выше, чем у сталей той же твердости, но физические явления обработки титановых сплавов гораздо сложнее, чем у сталей, что чрезвычайно затрудняет обработку титановых сплавов.
Теплопроводность большинства титановых сплавов очень низкая, только 1/7 стали и 1/16 алюминия, поэтому тепло, выделяемое при резке титановых сплавов, не быстро переносится на заготовку или забирается стружкой, а концентрируется в области резки. Результирующая температура может достигать 1000 °C и более, что приводит к быстрому износу режущей кромки инструмента, скалыванию и образованию стружечной опухоли, быстрому появлению изношенных краев, а также делает область резки источником большего тепла, что еще больше сокращает срок службы инструмента.
Высокие температуры, возникающие в процессе резки, также разрушают целостность поверхности детали из титанового сплава, что приводит к снижению геометрической точности детали и явлению упрочнения материала, что значительно снижает ее усталостную прочность.
Эластичность титановых сплавов может быть полезной для производительности деталей, но во время процесса резки упругая деформация заготовки является важной причиной вибрации. Давление резки приводит к тому, что «упругая» заготовка покидает инструмент и отскакивает, что вызывает больше трения между инструментом и заготовкой, чем режущее действие. Процесс трения также генерирует тепло, усугубляя проблему плохой теплопроводности титановых сплавов.
Эта проблема усугубляется при обработке деформируемых деталей, таких как тонкостенные или кольцеобразные детали, и обработка тонкостенных титановых деталей с желаемой точностью размеров является непростой задачей. Поскольку материал заготовки раздвигается инструментом, локальная деформация тонкостенной детали превышает диапазон упругости, что приводит к пластической деформации и значительному увеличению прочности и твердости материала в точке резки. В этот момент обработка с первоначально установленной скоростью резки становится слишком высокой, что еще больше приводит к быстрому износу инструмента.
«Тепло» — это «виновник» титанового сплава, который трудно переработать!
2.Технологическое ноу-хау для обработки титановых сплавов
Исходя из понимания механизма обработки титановых сплавов, а также прошлого опыта, основные технологические советы по переработке титанового сплава являются следующими:
(1) Применять вставки с геометрией положительного угла, чтобы уменьшить силу резки, тепло резки и деформацию заготовки.
(2) Поддерживать постоянную подачу, чтобы избежать закалки заготовки. Инструмент всегда должен быть в состоянии подачи во время процесса резки, а радиальное питание AE должно составлять 30% радиуса при фрезеровании.
(3) Применять высоконапорную и высокопроточную режущую жидкость для обеспечения термической стабильности процесса обработки и предотвращения деградации поверхности и повреждения инструмента в результате высокой температуры.
(4) Держать режущую кромку лезвия острой. Тупой инструмент является причиной накопления тепла и износа, что может привести к сбою инструмента.
(5) Обрабатывать титановые сплавы в их мягком состоянии, так как закаленный материал становится все более трудным для обработки, а термическая обработка увеличивает прочность материала и увеличивает износ вставки.
(6) Использовать большие радиусы наконечника или фаски, чтобы разрезать, помещая как можно больше режущей кромки в разрез. Это уменьшает режущую силу и тепло в каждой точке и предотвращает локальные поломки. При фрезеровании титана скорость резки оказывает наибольшее влияние на срок службы инструмента VC из всех параметров резки, за которой следует радиальное питание инструмента (глубина фрезерования) AE.
3.Решить проблемы обработки титана с самого начала лезвия
Износ пазов вставки, который происходит во время обработки титана, локализован сзади и спереди вдоль глубины разреза и часто вызван затвердевшим слоем, оставленным от более ранней обработки. Химические реакции и диффузия между инструментом и материалом заготовки при температуре обработки выше 800 °C также способствуют образованию износа канавок. В процессе обработки молекулы титана из заготовки накапливаются на передней части вставки и «привариваются» к режущей кромке при высоком давлении и температуре, образуя опухоль стружки. Когда опухоль удаляется с режущей кромки, она берет с собой карбидное покрытие вставки, поэтому обработка титана требует специальных материалов вставки и геометрии.
4.Структура инструмента, пригодная для обработки титана
Центром обработки титана является тепло, и большое количество режущей жидкости высокого давления необходимо своевременно и точно закачивать на режущую кромку, чтобы быстро удалить тепло. На рынке существуют уникальные конфигурации фрезерных инструментов, специально разработанных для обработки титана.
