¿Por qué creemos que la aleación de titanio es un material difícil de mecanizar? Debido a la falta de una comprensión profunda de su mecanismo y fenómeno de procesamiento.
1. Fenómenos físicos del mecanizado de titanio
La fuerza de corte del procesamiento de aleaciones de titanio es solo ligeramente mayor que la del acero con la misma dureza, pero el fenómeno físico del procesamiento de aleaciones de titanio es mucho más complicado que el del procesamiento de acero, lo que hace que el procesamiento de aleaciones de titanio enfrente grandes dificultades.
La conductividad térmica de la mayoría de las aleaciones de titanio es muy baja, sólo 1/7 de la del acero y 1/16 de la del aluminio. Por lo tanto, el calor generado en el proceso de corte de la aleación de titanio no se transferirá rápidamente a la pieza de trabajo ni será eliminado por las virutas, sino que se acumulará en el área de corte y la temperatura generada puede alcanzar los 1000 °C, provocando la filo de la herramienta se desgaste, agriete y muera rápidamente. La acumulación de filo y la rápida aparición de filos desgastados generan a su vez más calor en la zona de corte, acortando aún más la vida útil de la herramienta.
La alta temperatura generada durante el proceso de corte también destruye la integridad de la superficie de las piezas de aleación de titanio, lo que resulta en una disminución de la precisión geométrica de la pieza y un fenómeno de endurecimiento por trabajo que reduce seriamente su resistencia a la fatiga.
La elasticidad de las aleaciones de titanio puede ser beneficiosa para el rendimiento de la pieza, pero durante el corte, la deformación elástica de la pieza de trabajo es una causa importante de vibración. La presión de corte hace que la pieza de trabajo "elástica" abandone la herramienta y rebote, de modo que la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo sea mayor que la acción de corte. El proceso de fricción también genera calor, lo que agrava el problema de la mala conductividad térmica de las aleaciones de titanio.
Este problema es aún más grave cuando se procesan piezas de paredes delgadas o en forma de anillo que se deforman fácilmente. No es una tarea fácil procesar piezas de paredes delgadas de aleación de titanio con la precisión dimensional esperada. Porque cuando la herramienta empuja el material de la pieza de trabajo, la deformación local de la pared delgada ha excedido el rango elástico para producir deformación plástica, y la resistencia y dureza del material en el punto de corte aumentan significativamente. En este momento, el mecanizado a la velocidad de corte determinada originalmente se vuelve demasiado alto, lo que conduce además a un desgaste brusco de la herramienta.
¡El “calor” es el “culpable” de la dificultad de procesar aleaciones de titanio!
2. Conocimiento tecnológico para el procesamiento de aleaciones de titanio.
Sobre la base de la comprensión del mecanismo de procesamiento de las aleaciones de titanio, junto con la experiencia pasada, el principal conocimiento del proceso para procesar aleaciones de titanio es el siguiente:
(1) Insertos con geometría de ángulo positivo para reducir la fuerza de corte, el calor de corte y la deformación de la pieza de trabajo.
(2) Mantenga un avance constante para evitar el endurecimiento de la pieza de trabajo. La herramienta siempre debe estar en estado de avance durante el proceso de corte. La cantidad de corte radial ae debe ser del 30% del radio durante el fresado.
(3) Se utiliza fluido de corte de alta presión y gran flujo para garantizar la estabilidad térmica del proceso de mecanizado y evitar que la superficie de la pieza de trabajo se degenere y dañe la herramienta debido a una temperatura excesiva.
(4) Mantenga el filo de la hoja afilado, los cuchillos desafilados son la causa de la acumulación de calor y el desgaste, lo que puede conducir fácilmente a la falla de los cuchillos.
(5) Procesar la aleación de titanio en el estado más blando posible, debido a que el material se vuelve más difícil de procesar después del endurecimiento, el tratamiento térmico mejora la resistencia del material y aumenta el desgaste de la hoja.
(6) Utilice un radio de punta grande o un chaflán para cortar tanto como sea posible en el filo. Esto puede reducir la fuerza de corte y el calor en cada punto y evitar roturas locales. Al fresar aleaciones de titanio, entre los parámetros de corte, la velocidad de corte tiene la mayor influencia en la vida útil de la herramienta vc, seguida de la cantidad de corte radial (profundidad de fresado) ae.
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3. Resolver problemas de procesamiento de titanio a partir de la hoja.
El desgaste de la ranura de la hoja que ocurre durante el procesamiento de aleaciones de titanio es el desgaste local de la parte posterior y frontal a lo largo de la profundidad de la dirección de corte, que a menudo es causado por la capa endurecida dejada por el procesamiento anterior. La reacción química y la difusión entre la herramienta y el material de la pieza a una temperatura de procesamiento superior a 800°C es también una de las razones para la formación del desgaste de las ranuras. Porque durante el procesamiento, las moléculas de titanio de la pieza de trabajo se acumulan en la parte frontal de la hoja y se "soldan" a la hoja bajo alta presión y alta temperatura, formando un filo reconstruido. Cuando el borde reconstruido se desprende del filo, elimina el recubrimiento de carburo del inserto, por lo que el mecanizado de titanio requiere materiales y geometrías de inserto especiales.
4. Estructura de herramienta adecuada para mecanizado de titanio.
El foco del procesamiento de aleaciones de titanio es el calor. Se debe rociar una gran cantidad de fluido de corte a alta presión sobre el filo de manera oportuna y precisa para eliminar el calor rápidamente. Existen en el mercado estructuras únicas de fresas especialmente utilizadas para el procesamiento de aleaciones de titanio.
Hora de publicación: 09-ago-2023
