Prečo si myslíme, že zliatina titánu je ťažko spracovateľný materiál? Kvôli nedostatočnému pochopeniu mechanizmu a javu jeho spracovania.
1. Fyzikálne javy obrábania titánu
Rezná sila spracovania titánovej zliatiny je len o niečo vyššia ako rezná sila ocele s rovnakou tvrdosťou, ale fyzikálny jav spracovania titánovej zliatiny je oveľa komplikovanejší ako proces spracovania ocele, čo spôsobuje, že spracovanie titánovej zliatiny čelí veľkým ťažkostiam.
Tepelná vodivosť väčšiny zliatin titánu je veľmi nízka, iba 1/7 ocele a 1/16 hliníka. Preto teplo vznikajúce pri rezaní titánovej zliatiny nebude rýchlo prenesené na obrobok ani odvedené trieskami, ale bude sa akumulovať v oblasti rezu a generovaná teplota môže byť až 1000 °C, čo spôsobí rezná hrana nástroja sa rýchlo opotrebuje, praskne a zomrie. Nárast nánosov hrán, rýchly vzhľad opotrebovaných hrán zase vytvára viac tepla v zóne rezu, čím sa ďalej skracuje životnosť nástroja.
Vysoká teplota vznikajúca počas procesu rezania tiež ničí integritu povrchu dielov zo zliatiny titánu, čo má za následok zníženie geometrickej presnosti dielu a jav mechanického spevnenia, ktorý vážne znižuje jeho únavovú pevnosť.
Elasticita titánových zliatin môže byť prospešná pre výkon dielu, ale počas rezania je elastická deformácia obrobku dôležitou príčinou vibrácií. Rezný tlak spôsobí, že „elastický“ obrobok opustí nástroj a odrazí sa, takže trenie medzi nástrojom a obrobkom je väčšie ako rezný účinok. Proces trenia tiež vytvára teplo, čo zhoršuje problém zlej tepelnej vodivosti titánových zliatin.
Tento problém je ešte závažnejší pri spracovaní tenkostenných alebo prstencových dielov, ktoré sa ľahko deformujú. Spracovať tenkostenné diely zo zliatiny titánu na očakávanú rozmerovú presnosť nie je jednoduchá úloha. Pretože keď je materiál obrobku odtláčaný nástrojom, lokálna deformácia tenkej steny prekročila elastický rozsah, aby sa vytvorila plastická deformácia, a pevnosť materiálu a tvrdosť v mieste rezu sa výrazne zvýši. V tomto čase je obrábanie pri pôvodne stanovenej reznej rýchlosti príliš vysoké, čo ďalej vedie k prudkému opotrebovaniu nástroja.
„Teplo“ je „vinníkom“ ťažkostí pri spracovaní zliatin titánu!
2. Technologické know-how na spracovanie zliatin titánu
Na základe pochopenia mechanizmu spracovania titánových zliatin v spojení s predchádzajúcimi skúsenosťami je hlavné procesné know-how na spracovanie titánových zliatin nasledovné:
(1) Doštičky s geometriou pozitívneho uhla na zníženie reznej sily, rezného tepla a deformácie obrobku.
(2) Udržujte konštantný posuv, aby ste zabránili stvrdnutiu obrobku. Nástroj by mal byť počas procesu rezania vždy v stave posuvu. Radiálne rezné množstvo ae by malo byť 30 % polomeru počas frézovania.
(3) Vysokotlaková rezná kvapalina s veľkým prietokom sa používa na zabezpečenie tepelnej stability procesu obrábania a na zabránenie degenerácie povrchu obrobku a poškodenia nástroja v dôsledku nadmernej teploty.
(4) Udržujte ostrie čepele ostré, tupé nože sú príčinou hromadenia tepla a opotrebovania, čo môže ľahko viesť k zlyhaniu nožov.
(5) Spracovanie v čo najjemnejšom stave zliatiny titánu, pretože materiál sa po vytvrdení stáva ťažšie spracovateľným, tepelné spracovanie zlepšuje pevnosť materiálu a zvyšuje opotrebenie čepele.
(6) Použite veľký polomer špičky alebo skosenie na rezanie čo najviac do reznej hrany. To môže znížiť reznú silu a teplo v každom bode a zabrániť lokálnemu zlomeniu. Pri frézovaní titánových zliatin má spomedzi rezných parametrov najväčší vplyv na životnosť nástroja vc rezná rýchlosť, po ktorej nasleduje radiálne rezné množstvo (hĺbka frézovania) ae.
CNC nástroje Xinfa sa vyznačujú dobrou kvalitou a nízkou cenou. Podrobnosti nájdete na stránke:
Výrobcovia CNC nástrojov – Čína Továreň na CNC nástroje a dodávatelia (xinfatools.com)
3. Riešenie problémov spracovania titánu od čepele
Opotrebenie drážky čepele, ku ktorému dochádza pri spracovaní titánovej zliatiny, je miestne opotrebenie zadnej a prednej časti pozdĺž smeru hĺbky rezu, ktoré je často spôsobené vytvrdenou vrstvou, ktorá zostala pri predchádzajúcom spracovaní. Chemická reakcia a difúzia medzi nástrojom a materiálom obrobku pri teplote spracovania presahujúcej 800°C je tiež jednou z príčin vzniku opotrebenia drážky. Pretože počas spracovania sa molekuly titánu z obrobku hromadia v prednej časti čepele a pod vysokým tlakom a vysokou teplotou sa k čepeli „privaria“, čím sa vytvorí nahromadená hrana. Keď sa nahromadená hrana odlupuje od reznej hrany, odoberá karbidový povlak doštičky, takže obrábanie titánu vyžaduje špeciálne materiály a geometrie doštičiek.
4. Štruktúra nástroja vhodná na obrábanie titánu
Ťažiskom spracovania titánovej zliatiny je teplo. Na reznú hranu sa musí včas a presne nastriekať veľké množstvo vysokotlakovej reznej kvapaliny, aby sa rýchlo odstránilo teplo. Na trhu sú unikátne konštrukcie fréz špeciálne používaných na spracovanie titánových zliatin.
Čas odoslania: august-09-2023
