Zašto mislimo da je legura titanijuma težak materijal za obradu? Zbog nedostatka dubokog razumijevanja mehanizma i fenomena njegove obrade.
01
"Toplota" je "krivac" za teškoću obrade titanijumskih legura
Sila rezanja pri preradi titanijumske legure je samo nešto veća od one kod čelika iste tvrdoće, ali je fizički fenomen obrade titanijumske legure mnogo složeniji nego kod obrade čelika, što čini preradu legure titana velikim poteškoćama.
Toplotna provodljivost većine titanijumskih legura je veoma niska, samo 1/7 čelika i 1/16 aluminijuma. Stoga se toplina nastala u procesu rezanja legure titanijuma neće brzo prenijeti na radni predmet ili odnijeti strugotinama, već će se akumulirati u području rezanja, a generirana temperatura može biti i do 1000 stepeni C, uzrokujući rezna ivica alata da se brzo haba, puca i umire. Nagomilavanje rubova, brzo pojavljivanje istrošenih ivica, zauzvrat stvara više topline u zoni rezanja, dodatno skraćujući vijek trajanja alata.
Visoka temperatura nastala tokom procesa rezanja također uništava površinski integritet dijelova od legure titanijuma, što rezultira smanjenjem geometrijske tačnosti dijela i fenomenom očvršćavanja koji ozbiljno smanjuje njegovu čvrstoću na zamor.
Elastičnost titanijumskih legura može biti korisna za performanse delova, ali tokom rezanja, elastična deformacija radnog komada je važan uzrok vibracija. Pritisak rezanja uzrokuje da "elastični" radni komad napusti alat i odskoči, tako da je trenje između alata i obratka veće od djelovanja rezanja. Proces trenja također stvara toplinu, što pogoršava problem loše toplinske provodljivosti titanijumskih legura.
Ovaj problem je još ozbiljniji kada se obrađuju tankozidni ili prstenasti dijelovi koji se lako deformiraju. Nije lak zadatak obraditi tankozidne dijelove od legure titana do očekivane točnosti dimenzija. Budući da kada alat odgurne materijal radnog komada, lokalna deformacija tankog zida premašuje opseg elastičnosti da bi se proizvela plastična deformacija, a čvrstoća i tvrdoća materijala na mjestu rezanja značajno se povećavaju. U tom trenutku obrada pri prvobitno određenoj brzini rezanja postaje previsoka, što dalje dovodi do oštrog trošenja alata.
02
Procesni know-how za mašinsku obradu titanijumskih legura
Na osnovu razumijevanja mehanizma obrade titanijumskih legura, zajedno sa prošlim iskustvom, glavni procesni know-how za obradu titanijumskih legura je sljedeći:
(1) Umeci sa geometrijom pozitivnog ugla za smanjenje sile rezanja, toplote rezanja i deformacije radnog komada.
(2) Održavajte konstantan dovod kako biste izbjegli stvrdnjavanje radnog komada. Alat treba uvijek biti u stanju uvlačenja tokom procesa rezanja. Količina radijalnog rezanja ae bi trebala biti 30 posto polumjera tokom glodanja.
(3) Tečnost za rezanje visokog pritiska i velikog protoka se koristi da bi se osigurala termička stabilnost procesa obrade i sprečila degeneracija površine obratka i oštećenje alata usled previsoke temperature.
(4) Držite oštricu oštrice oštrim, tupi noževi su uzrok nakupljanja topline i habanja, što može lako dovesti do kvara noževa.
(5) Obrada u što mekšem stanju legure titanijuma, jer materijal postaje teži za obradu nakon očvršćavanja, termička obrada poboljšava čvrstoću materijala i povećava habanje oštrice.
(6) Upotrijebite veliki polumjer nosa ili skošenu kutiju da biste što više zarezali u reznu ivicu. Ovo može smanjiti silu rezanja i toplinu u svakoj točki i spriječiti lokalni lom. Kod glodanja titanijumskih legura, među parametrima rezanja, brzina rezanja ima najveći utjecaj na vijek trajanja alata vc, a zatim radijalna količina rezanja (dubina glodanja) ae.
03
Počevši od oštrice za rješavanje problema obrade titana
Habanje žljebova oštrice koje nastaje tijekom obrade legure titana je lokalno trošenje stražnje i prednje strane po dubini reza, što je često uzrokovano očvrslim slojem koji je ostao nakon prethodne obrade. Hemijska reakcija i difuzija između alata i materijala obratka na temperaturi obrade većoj od 800 stepeni je takođe jedan od razloga za stvaranje habanja žljebova.
Zato što se tokom obrade molekuli titanijuma radnog komada akumuliraju u prednjem delu sečiva, i pod visokim pritiskom i visokom temperaturom „zavaruju“ se za sečivo, formirajući nadograđenu ivicu. Kada se izgrađena ivica odlijepi od rezne ivice, ona uklanja karbidni premaz pločice, tako da obrada titana zahtijeva posebne materijale i geometrije umetka.
04
Strukture alata za mašinsku obradu titana
Fokus obrade legure titanijuma je toplota. Velika količina tekućine za rezanje pod visokim pritiskom mora se pravovremeno i precizno raspršiti na reznu ivicu kako bi se brzo uklonila toplina. Na tržištu postoje jedinstvene strukture glodala koje se posebno koriste za obradu legure titanijuma.
