Dlaczego uważamy, że stop tytanu jest materiałem trudnym w obróbce? Z powodu braku głębokiego zrozumienia mechanizmu i zjawiska jego przetwarzania.
1. Zjawiska fizyczne obróbki tytanu
Siła skrawania podczas obróbki stopu tytanu jest tylko nieznacznie większa niż stali o tej samej twardości, ale zjawisko fizyczne obróbki stopu tytanu jest znacznie bardziej skomplikowane niż obróbki stali, co sprawia, że obróbka stopu tytanu napotyka duże trudności.
Przewodność cieplna większości stopów tytanu jest bardzo niska, tylko 1/7 stali i 1/16 aluminium. Dlatego ciepło powstałe w procesie skrawania stopu tytanu nie będzie szybko przekazywane na obrabiany przedmiot ani odbierane przez wióry, lecz będzie kumulowane w obszarze cięcia, a wytworzona temperatura może sięgać nawet 1000°C, powodując krawędź tnąca narzędzia ulega szybkiemu zużyciu, pęknięciu i obumieraniu. Nagromadzenie Narost na krawędziach, szybkie pojawienie się zużytych krawędzi, z kolei generuje więcej ciepła w strefie skrawania, co jeszcze bardziej skraca żywotność narzędzia.
Wysoka temperatura powstająca podczas procesu cięcia niszczy również integralność powierzchni części ze stopu tytanu, powodując zmniejszenie dokładności geometrycznej części i zjawisko utwardzania przez zgniot, które poważnie zmniejsza jej wytrzymałość zmęczeniową.
Elastyczność stopów tytanu może być korzystna dla wydajności części, ale podczas cięcia odkształcenie sprężyste przedmiotu obrabianego jest ważną przyczyną wibracji. Nacisk skrawania powoduje, że „elastyczny” przedmiot obrabiany opuszcza narzędzie i odbija się, przez co tarcie pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym jest większe niż siła skrawania. W procesie tarcia wytwarza się również ciepło, co pogłębia problem słabej przewodności cieplnej stopów tytanu.
Problem ten jest jeszcze poważniejszy w przypadku obróbki części cienkościennych lub pierścieniowych, które łatwo ulegają odkształceniom. Obróbka cienkościennych części ze stopu tytanu z oczekiwaną dokładnością wymiarową nie jest łatwym zadaniem. Ponieważ gdy materiał przedmiotu obrabianego jest odpychany przez narzędzie, lokalne odkształcenie cienkiej ścianki przekroczyło zakres sprężystości, powodując odkształcenie plastyczne, a wytrzymałość i twardość materiału w punkcie skrawania znacznie wzrastają. W tym momencie obróbka przy pierwotnie ustalonej prędkości skrawania staje się zbyt duża, co dodatkowo prowadzi do ostrego zużycia narzędzia.
„Ciepło” jest „winowajcą” trudności w obróbce stopów tytanu!
2. Wiedza technologiczna w zakresie obróbki stopów tytanu
Na podstawie zrozumienia mechanizmu przetwarzania stopów tytanu w połączeniu z dotychczasowymi doświadczeniami, główna wiedza dotycząca procesów przetwarzania stopów tytanu jest następująca:
(1) Płytki o dodatniej geometrii kąta w celu zmniejszenia siły skrawania, ciepła skrawania i odkształcenia przedmiotu obrabianego.
(2) Utrzymuj stały posuw, aby uniknąć stwardnienia przedmiotu obrabianego. Podczas procesu skrawania narzędzie powinno zawsze znajdować się w stanie posuwu. Promieniowa wielkość skrawania ae powinna wynosić 30% promienia podczas frezowania.
(3) Płyn obróbkowy pod wysokim ciśnieniem i o dużym przepływie zapewnia stabilność termiczną procesu obróbki oraz zapobiega degeneracji powierzchni przedmiotu obrabianego i uszkodzeniu narzędzia na skutek nadmiernej temperatury.
(4) Utrzymuj ostrze ostre, tępe noże są przyczyną gromadzenia się ciepła i zużycia, co może łatwo doprowadzić do awarii noży.
(5) Obróbka w możliwie najbardziej miękkim stanie stopu tytanu, ponieważ po utwardzeniu materiał staje się trudniejszy w obróbce, obróbka cieplna poprawia wytrzymałość materiału i zwiększa zużycie ostrza.
(6) Użyj dużego promienia naroża lub fazowania, aby wciąć jak najgłębiej w krawędź skrawającą. Może to zmniejszyć siłę skrawania i ciepło w każdym punkcie oraz zapobiec miejscowemu pękaniu. Podczas frezowania stopów tytanu, spośród parametrów skrawania, największy wpływ na trwałość narzędzia vc ma prędkość skrawania, a w dalszej kolejności promieniowa wielkość skrawania (głębokość frezowania) ae.
Narzędzia CNC Xinfa charakteryzują się dobrą jakością i niską ceną. Aby uzyskać szczegółowe informacje, odwiedź:
Producenci narzędzi CNC – chińska fabryka narzędzi CNC i dostawcy (xinfatools.com)
3. Rozwiązywanie problemów związanych z obróbką tytanu począwszy od ostrza
Zużycie rowka ostrza występujące podczas obróbki stopu tytanu to miejscowe zużycie tylnej i przedniej części ostrza wzdłuż kierunku głębokości skrawania, które często spowodowane jest przez warstwę utwardzoną pozostawioną po poprzedniej obróbce. Reakcja chemiczna i dyfuzja pomiędzy narzędziem a materiałem obrabianym w temperaturze obróbki przekraczającej 800°C jest również jedną z przyczyn powstawania zużycia rowków. Ponieważ podczas obróbki cząsteczki tytanu przedmiotu obrabianego gromadzą się w przedniej części ostrza i są „zespawane” z ostrzem pod wysokim ciśnieniem i wysoką temperaturą, tworząc narost na krawędzi. Kiedy narost na krawędzi odrywa się od krawędzi skrawającej, usuwa powłokę węglikową płytki, dlatego obróbka tytanu wymaga specjalnych materiałów i geometrii płytek.
4. Konstrukcja narzędzia odpowiednia do obróbki tytanu
Głównym celem obróbki stopu tytanu jest ciepło. Aby szybko usunąć ciepło, należy w odpowiednim czasie i dokładnie natrysnąć na krawędź skrawającą dużą ilość płynu chłodzącego pod wysokim ciśnieniem. Na rynku dostępne są unikalne konstrukcje frezów przeznaczonych specjalnie do obróbki stopów tytanu.
Czas publikacji: 09 sierpnia 2023 r
