Miért gondoljuk, hogy a titánötvözet nehezen megmunkálható anyag? Feldolgozási mechanizmusának és jelenségének mély megértésének hiánya miatt.
01
A "hő" a "bűnös" a titánötvözetek megmunkálásának nehézségeiért
A titánötvözet feldolgozásának forgácsolóereje csak valamivel nagyobb, mint az azonos keménységű acélé, de a titánötvözet feldolgozásának fizikai jelensége sokkal bonyolultabb, mint az acél feldolgozásakor, ami miatt a titánötvözet feldolgozása nagy nehézségekkel szembesül.
A legtöbb titánötvözet hővezető képessége nagyon alacsony, mindössze 1/7-e az acélnak és 1/16-a az alumíniumnak. Ezért a titánötvözet vágási folyamata során keletkező hő nem kerül gyorsan a munkadarabra, vagy forgácsok nem veszik el, hanem felhalmozódnak a vágási területen, és a keletkező hőmérséklet akár 1000 C fokot is elérhet, ami a szerszám vágóéle, hogy gyorsan kopjon, megrepedjen és meghaljon. Az élek felhalmozódása, a kopott élek gyors megjelenése viszont több hőt termel a vágási zónában, tovább lerövidítve a szerszám élettartamát.
A forgácsolási folyamat során fellépő magas hőmérséklet a titánötvözet alkatrészek felületi integritását is tönkreteszi, ami az alkatrész geometriai pontosságának csökkenését és a megmunkálási keményedés jelenségét eredményezi, ami komolyan csökkenti a fáradási szilárdságát.
A titánötvözetek rugalmassága előnyös lehet az alkatrészteljesítmény szempontjából, de a vágás során a munkadarab rugalmas deformációja a vibráció fontos oka. A vágási nyomás hatására a "rugalmas" munkadarab elhagyja a szerszámot és visszapattan, így a szerszám és a munkadarab közötti súrlódás nagyobb, mint a vágási művelet. A súrlódási folyamat hőt is termel, ami súlyosbítja a titánötvözetek rossz hővezető képességének problémáját.
Ez a probléma még súlyosabb a könnyen deformálódó vékonyfalú vagy gyűrű alakú alkatrészek feldolgozásakor. Nem egyszerű feladat a titánötvözet vékonyfalú alkatrészeket az elvárt méretpontossággal feldolgozni. Mivel amikor a munkadarab anyagát a szerszám eltolja, a vékony fal helyi deformációja meghaladja a rugalmasság tartományát, így plasztikus deformáció keletkezik, és az anyag szilárdsága és keménysége a vágási ponton jelentősen megnő. Ekkor az eredetileg meghatározott forgácsolási sebességgel végzett megmunkálás túl magas lesz, ami tovább vezet a szerszám éles kopásához.
02
Eljárási know-how a titánötvözetek megmunkálásához
A titánötvözetek feldolgozási mechanizmusának megértése és a múltbeli tapasztalatok alapján a titánötvözetek feldolgozására vonatkozó fő technológiai know-how a következő:
(1) Pozitív szöggeometriájú lapkák a vágási erő, a vágási hő és a munkadarab deformációjának csökkentésére.
(2) Tartson állandó előtolást, hogy elkerülje a munkadarab megkeményedését. A szerszámnak mindig előtolási állapotban kell lennie a vágási folyamat során. Az ae sugárirányú forgácsolási mennyiség a marás során a sugár 30 százaléka legyen.
(3) A nagynyomású és nagy áramlású vágófolyadékot a megmunkálási folyamat termikus stabilitásának biztosítására használják, és megakadályozzák a munkadarab felületének elfajulását és a szerszámok károsodását a túlzott hőmérséklet miatt.
(4) Tartsa élesen a penge vágóélét, a tompa kések a hő felhalmozódását és a kopást okozzák, ami könnyen a kések meghibásodásához vezethet.
(5) A titánötvözet lehető legpuhább állapotában történő feldolgozás, mivel az anyag feldolgozása keményedés után nehezebbé válik, a hőkezelés javítja az anyag szilárdságát és növeli a penge kopását.
(6) Használjon nagy orrsugárt vagy letörést, hogy minél többet vágjon bele a vágóélbe. Ez csökkentheti a vágási erőt és a hőt minden ponton, és megakadályozhatja a helyi törést. Titánötvözetek marásánál a forgácsolási paraméterek közül a vc szerszámélettartamra a legnagyobb hatással a forgácsolási sebesség, ezt követi a sugárirányú forgácsolási mennyiség (marási mélység) ae.
03
A pengétől kezdve a titánfeldolgozási probléma megoldásához
A titánötvözet megmunkálása során fellépő pengehorony-kopás a hátsó és az elülső rész lokális kopása a vágási mélység mentén, amit gyakran az előző megmunkálás során visszamaradt edzett réteg okoz. A 800 fokot meghaladó feldolgozási hőmérsékleten a szerszám és a munkadarab anyaga közötti kémiai reakció és diffúzió is az egyik oka a horonykopás kialakulásának.
A feldolgozás során ugyanis a munkadarab titánmolekulái felhalmozódnak a fűrészlap elején, és nagy nyomáson és magas hőmérsékleten "hegesztődnek" a fűrészlaphoz, felépített élt képezve. Amikor a beépített él leválik a vágóélről, az elveszi a lapka keményfém bevonatát, így a titán megmunkálása speciális lapkaanyagokat és geometriákat igényel.
04
Szerszámszerkezetek titán megmunkálásához
A titánötvözetek feldolgozásának középpontjában a hő áll. A hő gyors eltávolítása érdekében nagy mennyiségű nagynyomású vágófolyadékot kell időben és pontosan a vágóélre permetezni. A piacon egyedülálló szerkezetű marók találhatók, amelyeket kifejezetten a titánötvözet feldolgozására használnak.
