Legure titanijumaimaju mnoge prednosti. Na primjer: visoka otpornost na koroziju, mala gustina i visoka čvrstoća, nemagnetna svojstva, biokompatibilnost i otpornost na visoke-temperature. Međutim, legure titana su zapravo teške za obradu i zahtevaju posebne alate za rezanje. Ovaj članak će raspravljati o razlozima zbog kojih je legure titana teško obrađivati i o protumjerama koje se mogu poduzeti.
1. Razlozi zašto je legure titana teško obrađivati
Prvo, koncentracija toplote
Većina legura titanijuma ima veoma nisku toplotnu provodljivost-samo 1/7 one od čelika, 1/16 od aluminijuma i 1/25 od bakra. Kao rezultat toga, toplina stvorena tokom obrade titanijumskih legura se ne prenosi brzo na radni komad ili odnese strugotine, već se koncentriše u zoni rezanja.
Temperature na ivici rezanja mogu doseći i do 1000 stepeni, uzrokujući brzo habanje i pucanje rezne ivice alata, što dovodi do nakupljanja strugotine i skraćuje životni vek alata.
Visoke temperature koje nastaju tokom rezanja takođe ugrožavaju integritet površine delova od legure titanijuma, što dovodi do smanjene geometrijske tačnosti i radnog očvršćavanja, što značajno smanjuje njihovu čvrstoću na zamor.
Drugo, elastična deformacija
Modul elastičnosti titanijumskih legura nije jako visok; na primjer, modul elastičnosti TC4 je samo 110 GPa, dok je modul elastičnosti čelika 45 210 GPa, a modul elastičnosti nehrđajućih čelika kao što su 303, 304 i 316 je također oko 200 GPa. Stoga je vjerovatno da će doći do elastične deformacije prilikom obrade titanijumskih legura.
Ovaj problem je još teži kada se obrađuju dijelovi tankih{0}}ili prstenastih{1}}oblikovanih dijelova. Nije lako obraditi dijelove od titanijumske legure sa tankim{3}}stinama do željene tačnosti dimenzija. To je zato što kada rezni alat odgurne materijal obratka, lokalna deformacija u područjima sa tankim-stinama prelazi granicu elastičnosti, što rezultira plastičnom deformacijom, što značajno povećava čvrstoću i tvrdoću materijala na mjestu rezanja.
Pritisak rezanja uzrokuje da se "elastičan" radni komad udalji od alata i odbije, što rezultira trenjem između alata i radnog komada koje premašuje silu rezanja. Ovo trenje stvara toplotu, što pogoršava problem loše toplotne provodljivosti titanijumskih legura.
Treće, legure titanijuma imaju visok afinitet, što dovodi do stvaranja dugih, kontinuiranih strugotina tokom tokarenja i bušenja. Ovi čipovi se mogu omotati oko alata i narušiti njegovu funkciju. Prevelika dubina rezanja može dovesti do zaglavljivanja alata, sagorevanja alata i loma alata.
Naravno, ovaj visoki afinitet je takođe veoma koristan u drugim aplikacijama; na primjer, u jonskim pumpama, gdje se titanijum koristi za katodne ploče. Kada se atomi titana raspršuju na zid anodne cijevi, oni adsorbiraju plin, stvarajući tako ultra-visoki vakuum.
Četvrto, Vibracije
Dok elastičnost titanijumskih legura može poboljšati performanse dela, tokom procesa rezanja, elastična deformacija radnog komada je glavni uzrok vibracija.
Vibracije koje nastaju prilikom obrade titanijumskih legura su otprilike 10 puta veće od čelika. Budući da je toplina rezanja koncentrirana u zoni rezanja, to stvara nazubljene strugotine i dovodi do fluktuacija u snazi rezanja.
2. Protivmjere za otežanu obradivost titanijumskih legura
Prvo, hlađenje
Rashladno sredstvo se može koristiti za smanjenje visokih temperatura koje nastaju tokom procesa rezanja. Obično se rashladna sredstva na bazi-rastvorljivih ulja-koriste za male-brzine i velike-sečenje i striženje, dok se rashladne tekućine za rezanje koje se rastvaraju koriste za velike-brzine rezanja ili smicanja.
Dodatno, mogu se koristiti metode kriogenog rezanja, koristeći tečni azot (-180 stepeni) ili tečni CO₂ (-76 stepeni) kao tečnost za sečenje za snižavanje temperature u zoni rezanja. Ova metoda može smanjiti glavnu silu rezanja za 20% i smanjiti temperaturu rezanja za više od 300 stepeni. U isto vrijeme, izgrađena ivica nestaje, kvalitet obrađene površine se poboljšava, a vijek trajanja alata se povećava za faktor 2 do 3.
Drugo, odabir pravog alata za rezanje
Odabir ispravnog alata za rezanje može donijeti značajna poboljšanja.
Budući da se toplina mora odvoditi kroz reznu ivicu i rashladnu tečnost-a ne kroz strugotinu, kao što je slučaj sa čelikom-mali dio rezne ivice mora izdržati ekstremno visoka termička i mehanička naprezanja. Upotreba oštre rezne ivice smanjuje silu rezanja.
Dodatno, pritisak rezanja se može smanjiti upotrebom brušenih pločica sa poliranim žljebovima i visokim pozitivnim nagibnim uglovima.
Ako je potrebno, obloženi alati se također mogu koristiti za otpornost na prianjanje na leguru i razbijanje dugih strugotina, čime se minimizira trenje tokom evakuacije strugotine-što sve pomaže u sprječavanju stvaranja topline tokom obrade.
Treće, održavajte konstantnu brzinu pomaka ili povećajte brzinu pomaka
Titanijum je sklon otvrdnjavanju-to jest, postaje tvrđi kako se obrađuje, što dovodi do povećanog habanja alata. Konstantna brzina posmaka osigurava da je radno kaljenje svedeno na minimum.
Naravno, ako mašina dozvoljava, brzina pomaka se može povećati. To znači da alat provodi manje vremena u određenom području, ostavljajući manje vremena za nakupljanje topline i očvršćavanje.
Četvrto, smanjite brzinu rezanja
Na primjer, koristite jednu-trećinu ili manje brzine rezanja koja se koristi za čelik za kontrolu stvaranja topline.
Peto, mijenjajte alate prema procesu
Alati sa premazima od keramike, titanijum karbida i titanijum nitrida koji se koriste za mašinsku obradu titanijumskih legura imaće kraći vek trajanja.
E-pošta:garychen3215@hotmail.com
Adresa: No.35, Baoti Rd, grad Baoji, provincija Shaanxi, Kina
Kontakt: G. Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mobilni/WhatsApp: +86 13092900605
