Perché pensiamo che la lega di titanio sia un tipo di materiale difficile da lavorare? A causa della mancanza di una profonda comprensione del meccanismo e dei fenomeni di lavorazione. Tuttavia, le caratteristiche del materiale delle leghe di titanio lo rendono una sfida per molti officina meccanica di precisione, e molti ingegneri sono alla ricerca di soluzioni adatte per questo materiale. A Richconn, abbiamo una vasta esperienza nella lavorazione CNC del titanio, scegli il nostro titanio Servizio di lavorazione CNC, possiamo farlo in modo soddisfacente.
I maschi in titanio (come il TC4) sono più difficili da lavorare rispetto alla maggior parte dei materiali in lega, ma è ancora possibile scegliere il maschio giusto. Il titanio è sia duro che leggero, il che lo rende un metallo molto attraente per l'industria aerospaziale, medica e altre industrie.
01, il “calore” è il “principale colpevole” delle difficoltà di lavorazione della lega di titanio.
La forza di taglio nella lavorazione delle leghe di titanio è solo leggermente superiore a quella dell'acciaio con la stessa durezza, ma il fenomeno fisico della lavorazione delle leghe di titanio è molto più complesso rispetto alla lavorazione dell'acciaio, rendendo quindi la lavorazione delle leghe di titanio molto più difficoltosa.
La maggior parte della conduttività termica della lega di titanio è molto bassa, solo 1/7 dell'acciaio, alluminio 1/16. Pertanto, nel processo di taglio della lega di titanio il calore generato non verrà trasferito rapidamente al pezzo in lavorazione o dal truciolo, ma raccolto nell'area di taglio, la temperatura risultante può essere pari a 1,000 ℃ o più, in modo che il tagliente dell'utensile si usuri rapidamente, scheggiando e generando tumori del truciolo, la rapida comparsa dell'usura del tagliente e quindi l'area di taglio per generare di più La rapida usura del tagliente e l'area di taglio producono più calore, riducendo ulteriormente la durata dell'utensile.
Le alte temperature generate durante il processo di taglio distruggono anche l'integrità superficiale del componente in lega di titanio, determinando una riduzione della precisione geometrica del componente e la comparsa di fenomeni di incrudimento che ne riducono notevolmente la resistenza alla fatica.
L'elasticità delle leghe di titanio può essere vantaggiosa per le prestazioni dei pezzi, ma la deformazione elastica del pezzo durante il processo di taglio è una causa significativa di vibrazione. La pressione di taglio fa sì che il pezzo "elastico" si allontani dall'utensile e rimbalzi indietro, con conseguente maggiore attrito tra l'utensile e il pezzo rispetto al taglio. Il processo di attrito genera anche calore, esacerbando il problema della scarsa conduttività termica delle leghe di titanio.
Questo problema è aggravato quando si lavorano parti deformabili come forme a parete sottile o toroidali. Lavorare parti a parete sottile in lega di titanio con la precisione dimensionale desiderata non è un compito facile. Poiché quando il materiale del pezzo viene spinto via dall'utensile, la deformazione locale della parete sottile ha superato l'intervallo elastico e produce una deformazione plastica, il punto di taglio della resistenza e della durezza del materiale è aumentato in modo significativo. A questo punto, la lavorazione alla velocità di taglio originariamente determinata diventa troppo elevata, portando ulteriormente a una forte usura dell'utensile.
02, Know-how di processo per la lavorazione delle leghe di titanio
Sulla base della comprensione del meccanismo di lavorazione delle leghe di titanio e dell'esperienza passata, il know-how di processo principale per la lavorazione delle leghe di titanio è il seguente:
(1) Utilizzare inserti con geometria angolare positiva per ridurre al minimo le forze di taglio, il calore di taglio e la deformazione del pezzo.
(2) Mantenere un'alimentazione costante per evitare l'indurimento del pezzo in lavorazione. L'utensile deve essere sempre alimentato durante il processo di taglio e la sformità radiale ae deve essere pari al 30% del raggio durante Lavorazioni di fresatura CNC.
(3) Utilizzare fluido da taglio ad alta pressione e alta portata per garantire la stabilità termica del processo di lavorazione e per prevenire la denaturazione superficiale del pezzo in lavorazione e danni all'utensile da taglio dovuti a temperature eccessivamente elevate.
(4) Mantenere affilati i bordi degli inserti; gli utensili smussati sono causa di accumulo di calore e usura, che possono facilmente portare alla rottura dell'utensile.
(5) Lavorare le leghe di titanio nel loro stato più morbido possibile, poiché il materiale diventa più difficile da lavorare dopo l'indurimento e il trattamento termico aumenta la resistenza del materiale e aumenta l'usura dell'inserto.
(6) Utilizzare un raggio di punta ampio o un taglio smussato per inserire il più possibile il tagliente nel taglio. Ciò riduce le forze di taglio e il calore in ogni punto e previene la rottura localizzata. Quando si fresano leghe di titanio, la velocità di taglio ha l'effetto maggiore sulla durata dell'utensile vc tra i vari parametri di taglio, con la spoglia radiale (profondità di fresatura) ae al secondo.
03, dalla lama per risolvere i problemi di lavorazione del titanio
L'usura della scanalatura dell'inserto di lavorazione della lega di titanio è dietro e davanti all'usura locale nella direzione della profondità di taglio, spesso è dovuta allo strato indurito lasciato dalla pre-elaborazione. Anche la reazione chimica e la diffusione tra l'utensile e il materiale del pezzo in lavorazione a una temperatura di lavorazione superiore a 800 ℃ sono una delle ragioni della formazione dell'usura della scanalatura.
Poiché nel processo di lavorazione, le molecole di titanio del pezzo in lavorazione nella parte anteriore dell'accumulo della lama, nella "saldatura" ad alta pressione e alta temperatura al tagliente, la formazione di tumori del truciolo. Quando il chipoma si stacca dal tagliente, porta via il rivestimento in carburo dell'inserto. Pertanto, la lavorazione del titanio richiede materiali e geometrie di inserto speciali.
04, Struttura dell'utensile adatta alla lavorazione del titanio
Il punto focale della lavorazione del titanio è il calore, e grandi quantità di fluido da taglio ad alta pressione devono essere spruzzate sul tagliente in modo tempestivo e accurato per rimuovere rapidamente il calore. Esistono configurazioni di frese uniche sul mercato, specificamente progettate per la lavorazione del titanio.
05, Utilizzare il fluido da taglio corretto
Il fluido da taglio (refrigerante/lubrificante) influisce sulla durata del maschio. Mentre gli stessi fluidi da taglio utilizzati per altre operazioni su leghe di titanio sono un'opzione per la maschiatura, tali fluidi potrebbero non sempre produrre la qualità di filettatura e la durata del maschio desiderate. Raccomandiamo l'uso di un'emulsione di qualità con un contenuto di olio più elevato o, meglio ancora, un olio per maschiatura.
Nella maschiatura, le proprietà lubrificanti del fluido da taglio sono solitamente più importanti del raffreddamento, poiché il maschio funziona a velocità relativamente basse e non rimuove grandi quantità di materiale. La lubrificazione aiuta a prolungare la durata del maschio e protegge la finitura superficiale delle filettature.
La maschiatura di leghe di titanio estremamente difficili da lavorare può richiedere l'uso di paste di maschiatura contenenti additivi. Questi additivi sono progettati per aderire alla superficie di taglio nonostante le elevate forze di lavorazione generate all'interfaccia tra utensile e pezzo. Lo svantaggio delle paste di maschiatura è che devono essere applicate manualmente e non possono essere applicate automaticamente dal sistema di raffreddamento della macchina.
06, Utilizzo di gambi di maschiatura
I maschi sono particolarmente sensibili alle vibrazioni, che possono ridurre la qualità della filettatura e accorciare la durata del maschio. Per questo motivo, si dovrebbero usare steli di maschiatura ad alte prestazioni per fornire una configurazione rigida. I cicli di maschiatura rigidi/sincronizzati sono possibili sui centri di lavorazione CNC perché la rotazione del mandrino può essere sincronizzata con precisione con l'asse di avanzamento del maschio sia in senso orario che antiorario.
Questa capacità consente di realizzare filettature su maschi senza compensazione della lunghezza.
Alcuni portautensili per maschiatura sono progettati per compensare i lievi errori di sincronizzazione che possono verificarsi anche con le migliori attrezzature CNC (si consigliano portautensili per maschiatura di marca).
07, Informazioni sugli apparecchi
Per la massima accuratezza e ripetibilità, controlla i dispositivi di fissaggio del tuo pezzo per assicurarti che il tuo sistema di serraggio sia adeguatamente fissato al pezzo. Questo consiglio è particolarmente importante per le officine a basso volume e gli impianti di produzione automobilistica ad alto volume, che hanno più probabilità che mai di imbattersi in lavori che coinvolgono pezzi in titanio.
Molti di questi pezzi hanno pareti sottili e caratteristiche complesse che favoriscono le vibrazioni. In queste applicazioni, le configurazioni rigide favoriscono ogni operazione di lavorazione, inclusa la maschiatura.
Per queste ragioni, ti consigliamo di lavorare con le aziende di prototipazione rapida dei tuoi dispositivi di lavoro in modo che abbiano una chiara comprensione del problema in questione. Ciò contribuirà a evitare incomprensioni e a ridurre i costi complessivi del progetto.
08. Pianificare in anticipo per determinare i requisiti delle attrezzature di perforazione
La durata della filettatura dipende da molti fattori, tra cui le capacità della macchina utensile, la precisione del controllo dell'avanzamento, la qualità del gambo di maschiatura, il grado della lega di titanio, il tipo di refrigerante o lubrificante e altro ancora.
Ottimizzando tutti questi fattori si garantirà un'operazione di maschiatura economica.
Una buona regola pratica quando si maschia il titanio è quella di aspettarsi di fare 250-600 fori per maschiatura per un foro profondo il doppio del suo diametro. Tieni una buona documentazione per monitorare la durata del maschio. (Naturalmente, è sempre importante tenere una buona documentazione quando si inizia a lavorare con un nuovo maschio, indipendentemente dal tipo di materiale con cui si sta lavorando.)
Cambiamenti inaspettati nella durata del rubinetto possono indicare che le variabili chiave devono essere regolate. Problemi con l'operazione di maschiatura possono anche indicare condizioni che influenzano negativamente altre operazioni.