¿Por qué es difícil mecanizar el titanio?

Las cuatro características de las aleaciones de titanio, que incluyen baja conductividad térmica, endurecimiento severo, alta afinidad con las herramientas de corte y pequeña deformación plástica, son las razones esenciales por las que las aleaciones de titanio son difíciles de procesar. Su índice de corte sólo equivale al 20% del acero de fácil mecanización.

Baja conductividad térmica

La conductividad térmica de la aleación de titanio es sólo aproximadamente el 16% de la del acero 45#. El calor no se puede evacuar a tiempo durante el procesamiento, lo que provoca altas temperaturas locales en el filo (la temperatura de la punta de la herramienta durante el procesamiento es más del doble que la del acero 45#), lo que puede causar fácilmente desgaste por difusión de la herramienta.

Endurecimiento laboral severo

El fenómeno de endurecimiento por trabajo de la aleación de titanio es obvio y la capa de endurecimiento de la superficie es más severa que la del acero inoxidable, lo que causará ciertas dificultades en el procesamiento posterior, como un mayor daño a los límites de la herramienta.

Alta afinidad con los cuchillos.

Adhesión severa con carburo que contiene titanio.

Pequeña deformación plástica

Es aproximadamente la mitad del módulo elástico del acero 45, por lo que la recuperación elástica es grande y la fricción es grave. Al mismo tiempo, la pieza de trabajo también es propensa a deformarse por sujeción.

Conocimientos sobre procesos para el procesamiento de aleaciones de titanio.

Sobre la base de comprender el mecanismo de procesamiento de las aleaciones de titanio y agregar la experiencia pasada, los principales conocimientos del proceso para procesar aleaciones de titanio son los siguientes:

(1) Utilice plaquitas 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 compromiso radial de la herramienta ae durante el fresado debe ser del 30% del radio.

(3) Utilice fluido de corte de alta presión y alto flujo para garantizar la estabilidad térmica del proceso de mecanizado y evitar la degeneración de la superficie de la pieza de trabajo y daños a la herramienta causados ​​por una temperatura excesiva.

(4) Mantenga afilado el borde de la hoja. Las herramientas desafiladas son la causa de la acumulación de calor y el desgaste, lo que fácilmente puede provocar fallos en la herramienta.

(5) Procese la aleación de titanio en el estado más blando posible, porque el material se vuelve más difícil de procesar después del enfriamiento y el tratamiento térmico aumenta la resistencia del material y aumenta el desgaste de la hoja.

(6) Utilice un radio de arco de punta de herramienta grande o un chaflán para cortar tanto como sea posible en el filo. Esto reduce la fuerza de corte y el calor en cada punto y evita roturas locales. Al fresar aleaciones de titanio, entre los parámetros de corte, la velocidad de corte tiene el mayor impacto en la vida útil de la herramienta, seguida del acoplamiento radial de la herramienta (profundidad de fresado).

Comience con hojas para resolver problemas de procesamiento de titanio

El desgaste de la ranura de la hoja que se produce al mecanizar aleaciones de titanio es el desgaste local de la parte posterior y frontal a lo largo de la dirección de la profundidad de corte. A menudo es causada por la capa endurecida dejada por el procesamiento anterior. La reacción química y la difusión entre la herramienta y el material de la pieza de trabajo a una temperatura de procesamiento superior a 800 grados también es una de las causas del desgaste de las ranuras. Porque durante el proceso de mecanizado, las moléculas de titanio de la pieza de trabajo se acumulan delante de la hoja y se "soldan" a la hoja bajo alta presión y alta temperatura, formando un filo reconstruido. Cuando el filo reconstruido se desprende del filo, se lleva consigo el recubrimiento de carburo del inserto, por lo que el mecanizado de titanio requiere geometrías y materiales de inserto especiales.

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 rápida y precisa para eliminar el calor rápidamente. Existen en el mercado estructuras únicas de fresas específicamente para el procesamiento de aleaciones de titanio.

Comience con métodos de procesamiento mecánico específicos

torneado

Al tornear productos de aleación de titanio, es fácil obtener una mejor rugosidad de la superficie y el endurecimiento por trabajo no es grave, pero la temperatura de corte es alta y la herramienta se desgasta rápidamente. Atendiendo a estas características, principalmente se toman las siguientes medidas en cuanto a herramientas y parámetros de corte:

Material de la herramienta: YG6, YG8, YG10HT se seleccionan de acuerdo con las condiciones existentes de fábrica.

Parámetros geométricos de la herramienta: ángulos delanteros y traseros adecuados de la herramienta y redondeo de la punta de la herramienta.

Velocidad de corte más baja, velocidad de avance moderada, profundidad de corte más profunda, enfriamiento suficiente. Al girar el círculo exterior, la punta de la herramienta no puede estar más alta que el centro de la pieza de trabajo, de lo contrario es fácil atar la herramienta. Al terminar de tornear y tornear piezas de paredes delgadas, la desviación principal de la herramienta El ángulo debe ser grande, generalmente de 75 a 90 grados.

Molienda

El fresado de productos de aleación de titanio es más difícil que el torneado, porque el fresado es un corte intermitente y las virutas son fáciles de unir a la hoja. Cuando los dientes que pegan virutas vuelven a cortar la pieza de trabajo, las virutas se desprenden y se llevan un pequeño trozo de material de la herramienta, formando una hoja de viruta que reduce en gran medida la durabilidad de la herramienta.

Método de fresado: Generalmente se utiliza fresado hacia abajo.

Material de la herramienta: acero rápido M42.

Generalmente, el fresado hacia abajo no se utiliza en el procesamiento de acero aleado. Debido a la influencia del espacio libre entre el tornillo y la tuerca de la máquina herramienta, durante el fresado hacia abajo, la fresa actúa sobre la pieza de trabajo y la fuerza del componente en la dirección de avance es la misma que la dirección de avance, lo que fácilmente hace que la mesa de la pieza de trabajo se mueva. colapsar. Se produce un movimiento intermitente que provoca golpes con el cuchillo. Para el fresado hacia abajo, los dientes del cortador golpean la piel dura cuando comienzan a cortar, lo que provoca que el cortador se rompa. Sin embargo, dado que las virutas del fresado ascendente cambian de finas a gruesas, la herramienta es propensa a sufrir fricción seca con la pieza de trabajo durante el corte inicial, lo que agrava la adherencia de las virutas y el desconchado de los bordes de la herramienta. Para fresar suavemente la aleación de titanio, también se debe tener en cuenta que, en comparación con las fresas estándar generales, se debe reducir el ángulo de ataque y aumentar el ángulo de alivio. La velocidad de fresado debe ser baja. Intente utilizar fresas de dientes afilados y evite utilizar fresas de dientes de pala.

tocando

Al roscar productos de aleación de titanio, las virutas son pequeñas y fáciles de unir con la hoja y la pieza de trabajo, lo que da como resultado una gran rugosidad superficial y un alto torque. La selección inadecuada del macho y el funcionamiento inadecuado durante el roscado pueden provocar fácilmente un endurecimiento por trabajo, una eficiencia de procesamiento extremadamente baja y roturas ocasionales del macho.

Es necesario dar prioridad al grifo de salto con el hilo correcto. El número de dientes debe ser menor que el del macho estándar, normalmente de 2 a 3 dientes. El ángulo del cono de corte debe ser grande y la parte del cono generalmente tiene de 3 a 4 longitudes de hilo. Para facilitar la evacuación de virutas, también se puede fresar en el cono de corte un ángulo de inclinación negativo. Intente utilizar golpecitos cortos para aumentar la rigidez del golpe. La parte cónica inversa del macho debe ser apropiadamente más grande que la estándar para reducir la fricción entre el macho y la pieza de trabajo.

escariado

El desgaste de la herramienta no es grave al escariar aleaciones de titanio y se pueden utilizar tanto escariadores de carburo como de acero de alta velocidad. Cuando se utilizan escariadores de carburo, se debe adoptar una rigidez del sistema de proceso similar a la de la perforación para evitar que el escariador se astille. El principal problema que se presenta al escariar aleaciones de titanio es que el acabado del escariado no es bueno. El ancho de la hoja del escariador debe reducirse con una piedra de afilar para evitar que la hoja se pegue a la pared del orificio. Sin embargo, se debe garantizar una resistencia suficiente. Generalmente, el ancho de la hoja es 0.1~0.15 mm. también.

El punto de transición entre el filo y la pieza de calibración debe ser un arco suave. Debe rectificarse a tiempo después del desgaste y el tamaño del arco de cada diente debe ser constante; si es necesario, se puede aumentar el cono posterior de la pieza de calibración.

Perforación

Perforar aleaciones de titanio es difícil y, a menudo, se produce quemado y rotura de la broca durante el proceso de mecanizado. Esto se debe principalmente a varias razones, como un mal afilado de la broca, una eliminación inoportuna de la viruta, una refrigeración deficiente y una rigidez deficiente del sistema de proceso. Por lo tanto, al perforar aleaciones de titanio, se debe prestar atención a un afilado razonable de la broca, un ángulo de vértice grande, un ángulo de inclinación del borde exterior reducido, un ángulo de alivio del borde exterior aumentado y un cono posterior aumentado de 2 a 3 veces mayor que el de las brocas estándar. Retraiga la herramienta con frecuencia y retire las virutas rápidamente, prestando atención a la forma y el color de las virutas. Si las virutas parecen plumosas o cambian de color durante la perforación, indica que la broca está desafilada y la herramienta debe cambiarse y afilarse a tiempo.

La matriz de perforación debe fijarse en el banco de trabajo, la superficie guía de la matriz de perforación debe estar cerca de la superficie de procesamiento y se debe utilizar una broca corta tanto como sea posible. Otro problema que vale la pena señalar es que cuando se utiliza la alimentación manual, la broca no debe avanzar ni retroceder en el orificio; de lo contrario, el borde de la broca rozará contra la superficie mecanizada, provocando un endurecimiento por trabajo y desafilando la broca.

molienda

Los problemas comunes al rectificar piezas de aleación de titanio son la obstrucción de la muela debido a virutas atascadas y quemaduras en la superficie de las piezas. La razón es que la conductividad térmica de la aleación de titanio es deficiente, lo que provoca altas temperaturas en la zona de molienda, lo que provoca unión, difusión y una fuerte reacción química entre la aleación de titanio y el abrasivo. Las virutas pegajosas y la obstrucción de la muela provocan una disminución significativa de la relación de rectificado. Como resultado de la difusión y las reacciones químicas, la pieza de trabajo se quema en la superficie de rectificado, lo que resulta en una reducción de la resistencia a la fatiga de la pieza. Esto es más evidente cuando se rectifican piezas fundidas de aleación de titanio.

Para solucionar este problema, las medidas adoptadas son:

Elija el material de muela adecuado: carburo de silicio verde TL. Dureza de la muela ligeramente inferior: ZR1.

El corte de materiales de aleación de titanio debe controlarse desde los aspectos de los materiales de las herramientas, los fluidos de corte y los parámetros del proceso de procesamiento para mejorar la eficiencia general del procesamiento de materiales de aleación de titanio.