Caratteristiche di taglio della lega di titanio

Quando la durezza della lega di titanio è maggiore di HB350, il taglio risulta particolarmente difficile. Quando è inferiore a HB300, è facile attaccarsi al coltello e difficile da tagliare. Tuttavia, la durezza delle leghe di titanio è solo un aspetto della difficoltà di lavorazione. La chiave sta nell’influenza globale delle proprietà chimiche, fisiche e meccaniche della lega di titanio stessa sulle sue prestazioni di taglio. Le leghe di titanio hanno le seguenti proprietà di taglio:

(1) Piccolo coefficiente di deformazione: questa è una caratteristica notevole del taglio della lega di titanio. Il coefficiente di deformazione è inferiore o vicino a 1. La distanza di attrito radente dei trucioli sulla superficie della spoglia è notevolmente aumentata, il che accelera l'usura dell'utensile.

(2) Temperatura di taglio elevata: poiché la conduttività termica della lega di titanio è molto ridotta (equivalente solo a 1/5 - 1/7 dell'acciaio n. 45), la lunghezza di contatto tra il truciolo e la superficie spoglia è estremamente breve e il calore generato durante il taglio non viene facilmente trasferito. . Uscendo, concentrato nell'area di taglio e in una piccola zona vicino al tagliente, la temperatura di taglio è molto alta. Nelle stesse condizioni di taglio, la temperatura di taglio può essere più del doppio di quella del taglio dell'acciaio 45.

(3) Grande forza di taglio per unità di area: la forza di taglio principale è inferiore di circa il 20% rispetto al taglio dell'acciaio. A causa della lunghezza di contatto estremamente breve tra il truciolo e la superficie della spoglia, la forza di taglio per unità di area di contatto aumenta notevolmente, il che potrebbe causare scheggiature. Allo stesso tempo, a causa del piccolo modulo elastico della lega di titanio, è soggetta a deformazione da flessione sotto l'azione della forza radiale durante la lavorazione, causando vibrazioni, aumentando l'usura dell'utensile e influenzando la precisione della parte. Pertanto, il sistema di processo deve avere una buona rigidità.

(4) Grave fenomeno di indurimento a freddo: a causa dell'elevata attività chimica del titanio, a temperature di taglio più elevate, può facilmente assorbire ossigeno e azoto nell'aria per formare una pelle esterna dura e fragile; allo stesso tempo, anche la deformazione plastica durante il taglio può provocare un indurimento superficiale. Il fenomeno dell'incrudimento non solo riduce la resistenza a fatica del pezzo, ma aumenta anche l'usura dell'utensile, che è una caratteristica molto importante quando si tagliano le leghe di titanio.

(5) Lo strumento è facile da indossare: dopo che il pezzo grezzo è stato lavorato mediante stampaggio, forgiatura, laminazione a caldo, ecc., si forma una pelle dura e fragile e irregolare, che può facilmente causare scheggiature, rendendo la rimozione della pelle dura il più semplice processo difficile nella lavorazione delle leghe di titanio. Inoltre, a causa della forte affinità chimica tra la lega di titanio e il materiale dell'utensile, l'utensile è soggetto a usura adesiva in condizioni di elevata temperatura di taglio e grande forza di taglio per unità di area. Nella tornitura di leghe di titanio, talvolta l'usura della faccia di spoglia è ancora più grave di quella della faccia del fianco; quando la velocità di avanzamento f<0.1mm/r, the wear mainly occurs on the flank face; when f>{{0}}.2 mm/giro, la superficie dell'utensile sulla faccia anteriore sarà usurata; quando si utilizzano utensili in metallo duro per finitura e semifinitura, è più appropriato che l'usura sul fianco VBmax sia inferiore a 0,4 mm.

Durante la fresatura, a causa della bassa conduttività termica dei materiali in lega di titanio, la lunghezza di contatto tra i trucioli e la superficie di spoglia è estremamente breve e il calore generato durante il taglio non è facile da dissipare e si concentra nella zona di deformazione del taglio e in un'area piccola . distanza vicino al tagliente. Durante la lavorazione, sul tagliente si genereranno temperature di taglio estremamente elevate, che ridurranno notevolmente la durata dell'utensile. Per la lega di titanio Ti6Al4V, quando la resistenza dell'utensile e la potenza della macchina lo consentono, il fattore chiave che influenza la durata dell'utensile è la temperatura di taglio, non la forza di taglio.

Nel processo di taglio della lega di titanio, gli aspetti a cui prestare attenzione sono:
(1) A causa del piccolo modulo elastico della lega di titanio, la deformazione del serraggio e la deformazione della forza del pezzo durante la lavorazione sono grandi, il che ridurrà la precisione di lavorazione del pezzo; la forza di bloccaggio non deve essere eccessiva quando il pezzo è installato e, se necessario, è possibile aggiungere supporti ausiliari.
(2) Se si utilizza fluido da taglio contenente idrogeno, si decomporrà e rilascerà idrogeno ad alte temperature durante il processo di taglio, che verrà assorbito dal titanio e causerà infragilimento da idrogeno; può anche causare la rottura da tensocorrosione ad alta temperatura delle leghe di titanio.
(3) Il cloruro presente nel fluido da taglio può decomporre o volatilizzare i gas tossici durante l'uso. È necessario adottare precauzioni di sicurezza durante l'utilizzo, altrimenti non dovrebbe essere utilizzato; le parti devono essere pulite accuratamente con un detergente privo di cloro subito dopo il taglio per rimuovere i residui contenenti cloro.
(4) È vietato l'uso di utensili e attrezzature in leghe a base di piombo o zinco a contatto con leghe di titanio, nonché l'uso di rame, stagno, cadmio e loro leghe.
(5) Tutti gli strumenti, attrezzature o altri dispositivi a contatto con la lega di titanio devono essere puliti; È necessario evitare che le parti pulite in lega di titanio vengano contaminate da grasso o impronte digitali, altrimenti in futuro potrebbe verificarsi corrosione da stress dovuta al sale (cloruro di sodio).
(6) In circostanze normali, quando si tagliano le leghe di titanio, non vi è alcun rischio di ignizione. Solo nel microtaglio i piccoli trucioli tagliati hanno accensione e combustione. Per evitare incendi, oltre a versare una grande quantità di fluido da taglio, è opportuno evitare anche l'accumulo di trucioli sulla macchina utensile. L'utensile deve essere sostituito immediatamente dopo che è smussato oppure la velocità di taglio deve essere ridotta e la velocità di avanzamento deve essere aumentata per aumentare lo spessore del truciolo. Se scoppia un incendio, per estinguere l'incendio è necessario utilizzare attrezzature estinguenti come talco, polvere di calcare e sabbia asciutta. È severamente vietato l'uso di estintori a base di tetracloruro di carbonio e anidride carbonica e non è consentita l'irrigazione, poiché l'acqua può accelerare la combustione e persino provocare un'esplosione di idrogeno.