A liga de titânio é difícil de processar pelas 4 principais razões e 6 principais contramedidas
Primeiro, concentração de temperatura
A condutividade térmica da maioria das ligas de titânio é muito baixa, apenas 1/7 do aço, 1/16 do alumínio e 1/25 do cobre. Portanto, o calor gerado durante o corte da liga de titânio não será transferido rapidamente para a peça ou levado pelos cavacos, mas será concentrado na área de corte.
A temperatura gerada na ponta da ferramenta pode chegar a 1000 graus, fazendo com que a aresta de corte da ferramenta se desgaste rapidamente, quebre e produza cavacos, encurtando a vida útil da ferramenta.
As altas temperaturas geradas durante o processo de corte também destroem a integridade superficial das peças de liga de titânio, resultando na diminuição da precisão geométrica das peças e no endurecimento por trabalho, reduzindo seriamente sua resistência à fadiga.
Em segundo lugar, deformação elástica
O módulo elástico da liga de titânio não é muito alto. Por exemplo, o módulo de elasticidade do TC4 é de apenas 110Gpa, enquanto o módulo de elasticidade do aço 45 é de 210Gpa, e o módulo de elasticidade do aço inoxidável como 303, 304, 316 também é de cerca de 200Gpa, portanto, ao processar liga de titânio, a elasticidade é fácil ocorrer. Deformação.
Este problema é ainda mais grave ao usinar peças de paredes finas ou anulares. Não é fácil processar peças de paredes finas de liga de titânio com a precisão dimensional esperada. Porque quando o material da peça é empurrado pela ferramenta, a deformação local da parede fina excedeu a faixa elástica, resultando em deformação plástica, e a resistência do material e a dureza da ponta de corte aumentam significativamente.
A pressão de corte faz com que a peça "elástica" saia da ferramenta e salte, fazendo com que o atrito entre a ferramenta e a peça seja maior do que a ação de corte. O processo de fricção gera calor, agravando o problema da baixa condutividade térmica das ligas de titânio.
Terceiro, a afinidade das ligas de titânio resulta na formação de cavacos longos e contínuos durante os processos de torneamento e furação que podem emaranhar as ferramentas e impedir a funcionalidade. Quando a profundidade de corte for muito grande, poderá causar aderência, queimadura, quebra, etc.
É claro que uma boa afinidade também é útil em outros lugares. Por exemplo, em bombas de íons, é usado como placa catódica de titânio. Quando átomos de titânio são pulverizados na parede do tubo anódico, ele pode adsorver gás, gerando assim um vácuo ultra-alto.
Quarto, vibração
A elasticidade das ligas de titânio pode ser benéfica para o desempenho da peça, mas durante o processo de corte, a deformação elástica da peça é uma importante causa de vibração.
A vibração gerada pela usinagem da liga de titânio é cerca de 10 vezes maior que a do aço. Como o calor de corte está concentrado na peça de corte, são gerados cavacos em zigue-zague e causam flutuações na potência de corte.
Contramedidas para processamento difícil de ligas de titânio
Quais são as contramedidas?
Primeiro, resfriamento
O refrigerante pode ser usado para reduzir a alta temperatura gerada pelo processo de corte. Geralmente, o refrigerante de óleo não solúvel é usado para corte e cisalhamento em baixa velocidade e serviços pesados, e o refrigerante de corte solúvel é usado para corte ou cisalhamento em alta velocidade.
Além disso, métodos de corte de baixa temperatura podem ser usados, usando nitrogênio líquido (-180 grau) ou CO2 líquido (-76 grau) como fluido de corte, o que pode reduzir a temperatura da zona de corte. Este método pode reduzir a força de corte principal em 20% e a temperatura de corte em mais de 300 graus. Ao mesmo tempo, a aresta postiça desaparece, a qualidade da superfície usinada é melhorada e a durabilidade da ferramenta aumenta 2 a 3 vezes.
Em segundo lugar, escolha a ferramenta certa
Grandes melhorias podem ser alcançadas escolhendo a ferramenta de corte certa.
Como o calor deve ser removido através da aresta de corte e da refrigeração, e não através de cavacos como o aço, uma pequena porção da aresta de corte deve suportar tensões térmicas e mecânicas extremamente altas. Use uma aresta de corte afiada para reduzir as forças de corte.
Além disso, a tensão de corte pode ser reduzida usando pastilhas retificadas e intercambiáveis altamente positivas com canais polidos.
Se desejado, ferramentas revestidas também podem ser usadas para minimizar o atrito durante o escoamento dos cavacos, resistindo à pegajosidade da liga e quebrando cavacos longos, o que ajuda a evitar o acúmulo de calor durante a usinagem.
Terceiro, alimentação constante ou taxa de alimentação aumentada
O titânio é suscetível ao endurecimento por trabalho, ou seja, à medida que o material é cortado, o titânio se torna mais duro e, portanto, mais sujeito ao desgaste da ferramenta. O avanço constante garante que o endurecimento por trabalho seja mantido no mínimo.
É claro que, se a máquina permitir, a taxa de avanço pode ser aumentada, o que significa que a ferramenta passa menos tempo em uma área específica e, portanto, não há mais tempo para acúmulo de calor e endurecimento por trabalho.
Quarto, reduza a velocidade de corte
Por exemplo, use 1/3 da velocidade de corte do aço ou menos para controle da liberação de calor.
Quinto, substitua a ferramenta de acordo com o processo
Ferramentas revestidas de cerâmica, carboneto de titânio e nitreto de titânio são usadas para usinar ligas de titânio e sua vida útil será reduzida. Normalmente, ferramentas de aço duro são usadas para cortar grandes quantidades de titânio e ferramentas de metal duro de alta velocidade são usadas para cortar pequenas quantidades de titânio.
Atualmente, a usinagem ultrassônica está sendo desenvolvida com o objetivo de reduzir o tempo de contato da ferramenta e prolongar a vida útil da ferramenta.
Sexto, use máquinas-ferramentas de alta rigidez
Máquinas-ferramentas robustas e duráveis são essenciais para uma usinagem bem-sucedida de ligas de titânio.
A fresadora de titânio ideal deve ser rígida e o fuso deve ser capaz de operar em baixas velocidades e alto torque.
Isso ajuda a absorver vibrações e reduzir vibrações durante o corte, um problema comum na usinagem de ligas de titânio.
Finalmente, os equipamentos de usinagem e as ferramentas de corte devem ser limpos regularmente para evitar o acúmulo de detritos.
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