Zašto mislimo da je legura titanijuma težak materijal za obradu? Zato što nedostaje duboko razumevanje mehanizma i fenomena njegove obrade.
1. Fizički fenomeni obrade titana
Sila rezanja pri obradi titanijumskih legura je samo nešto veća od one kod čelika iste tvrdoće, ali su fizičke pojave obrade titanijumskih legura mnogo složenije od obrade čelika, zbog čega se prerada titanijumskih legura suočava sa ogromnim poteškoćama.
Toplotna provodljivost većine titanijumskih legura je veoma niska, samo 1/7 čelika i 1/16 aluminijuma. Zbog toga se toplota stvorena tokom rezanja legure titanijuma neće brzo preneti na radni komad ili oduzeti strugotinama. Umjesto toga, akumuliraće se u području rezanja, a generirana temperatura može doseći više od 1000 stepeni, uzrokujući habanje rezne ivice alata, pucanje i stvaranje nagomilanih ivica, a rezna ivica se brzo istroši, što stvara više topline u području rezanja i dodatno skraćuje vijek trajanja alata.
Visoke temperature nastale tokom procesa rezanja također uništavaju površinski integritet dijelova od legure titanijuma, što dovodi do smanjenja geometrijske tačnosti dijelova i fenomena očvršćavanja koji ozbiljno smanjuje njihovu čvrstoću na zamor.
Elastičnost titanijumskih legura može biti korisna za performanse delova, ali tokom procesa rezanja, elastična deformacija radnog komada je važan uzrok vibracija. Pritisak rezanja uzrokuje da se "elastičan" radni komad udalji od alata i odbije, uzrokujući da trenje između alata i obratka nadmašuje radnju 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 lako obraditi tankozidne dijelove od legure titana do očekivane točnosti dimenzija. Budući da kada alat odgurne materijal obratka, lokalna deformacija tankog zida premašuje opseg elastičnosti i proizvodi plastičnu deformaciju, čvrstoća materijala i tvrdoća točke rezanja značajno se povećavaju. U ovom trenutku, prvobitno određena brzina rezanja postaje previsoka, što dalje uzrokuje brzo trošenje alata.
„Vrelina“ je „krivac“ što legura titanijuma otežava obradu!
2. Procesni know-how za obradu titanijumskih legura
Na osnovu razumijevanja mehanizma obrade titanijumskih legura i dodavanja prethodnog iskustva, glavni procesni know-how za obradu titanijumskih legura je sljedeći:
(1) Koristite umetke sa geometrijom pozitivnog ugla da biste smanjili silu rezanja, toplotu rezanja i deformaciju radnog komada.
(2) Održavajte konstantan dovod kako biste izbjegli stvrdnjavanje radnog komada. Alat mora uvijek biti u stanju uvlačenja tokom procesa rezanja. Količina radijalnog rezanja ae treba da bude 30% poluprečnika tokom glodanja.
(3) Koristite tekućinu za sečenje pod visokim pritiskom i visokim protokom kako biste osigurali termičku stabilnost procesa obrade i spriječili degeneraciju površine radnog komada i oštećenje alata uzrokovano previsokom temperaturom.
(4) Držite oštricu oštrice. Tupi alati su uzrok akumulacije topline i habanja, što lako može dovesti do kvara alata.
(5) Obraditi legure titana u najmekšem mogućem stanju, jer materijal postaje teži za obradu nakon gašenja, a termička obrada povećava čvrstoću materijala i povećava habanje oštrice.
(6) Koristite veliki radijus luka vrha alata ili ivicu da biste umetnuli što je moguće više ruba alata u sečenje. Ovo smanjuje silu rezanja i toplinu u svakoj točki i sprječava lokalni lom. Prilikom glodanja titanijumske legure, među parametrima rezanja, brzina rezanja ima najveći utjecaj na vijek trajanja alata vc, a zatim radijalno zahvatanje alata (dubina glodanja) ae.
3. Počnite s oštricama kako biste riješili probleme obrade titana
Habanje žljebova oštrice koje nastaje prilikom obrade titanijumskih legura je lokalno trošenje stražnje i prednje strane duž smjera dubine rezanja. Često je uzrokovan stvrdnutim slojem koji je ostao nakon prethodne obrade. Hemijska reakcija i difuzija između alata i materijala obratka na temperaturama obrade većim od 800 stepeni takođe su jedan od uzroka habanja žljebova. Zato što se tokom procesa obrade molekuli titanijuma radnog komada akumuliraju ispred sečiva i "zavaruju" se za sečivo pod visokim pritiskom i visokom temperaturom, formirajući izgrađenu ivicu. Kada se izgrađena ivica odlijepi od rezne ivice, ona sa sobom nosi karbidni premaz pločice, tako da obrada titana zahtijeva posebne materijale i geometrije umetka.
4. Struktura alata pogodna za obradu titana
Fokus obrade legure titanijuma je toplota. Velika količina tekućine za rezanje pod visokim pritiskom mora se brzo i precizno raspršiti na oštricu kako bi se brzo uklonila toplina. Na tržištu postoje jedinstvene strukture glodala posebno za obradu legure titanijuma.
