Κράματα τιτανίουέχουν πολλά πλεονεκτήματα. Για παράδειγμα: υψηλή αντοχή στη διάβρωση, χαμηλή πυκνότητα και υψηλή αντοχή, μη-μαγνητικές ιδιότητες, βιοσυμβατότητα και υψηλή-αντοχή σε θερμοκρασία. Ωστόσο, τα κράματα τιτανίου είναι στην πραγματικότητα δύσκολο να επεξεργαστούν και απαιτούν ειδικά εργαλεία κοπής. Αυτό το άρθρο θα συζητήσει τους λόγους για τους οποίους τα κράματα τιτανίου είναι δύσκολο να επεξεργαστούν και τα αντίμετρα που μπορούν να ληφθούν.
1. Λόγοι για τους οποίους τα κράματα τιτανίου είναι δύσκολο να επεξεργαστούν
Πρώτον, Συγκέντρωση θερμότητας
Τα περισσότερα κράματα τιτανίου έχουν πολύ χαμηλή θερμική αγωγιμότητα-μόνο το 1/7 του χάλυβα, το 1/16 του αλουμινίου και το 1/25 του χαλκού. Ως αποτέλεσμα, η θερμότητα που παράγεται κατά τη μηχανική κατεργασία των κραμάτων τιτανίου δεν μεταφέρεται γρήγορα στο τεμάχιο εργασίας ή μεταφέρεται από τα τσιπ, αλλά συγκεντρώνεται στη ζώνη κοπής.
Οι θερμοκρασίες στην άκρη κοπής μπορεί να φτάσουν έως και τους 1.000 βαθμούς, προκαλώντας γρήγορη φθορά και ρωγμές στην κοπτική άκρη του εργαλείου, με αποτέλεσμα τη συσσώρευση τσιπ και τη μείωση της διάρκειας ζωής του εργαλείου.
Οι υψηλές θερμοκρασίες που δημιουργούνται κατά την κοπή υπονομεύουν επίσης την ακεραιότητα της επιφάνειας των εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου, με αποτέλεσμα μειωμένη γεωμετρική ακρίβεια και σκλήρυνση εργασίας, γεγονός που μειώνει σημαντικά την αντοχή τους στην κόπωση.
Δεύτερον, Ελαστική Παραμόρφωση
Το μέτρο ελαστικότητας των κραμάτων τιτανίου δεν είναι πολύ υψηλό. για παράδειγμα, ο συντελεστής ελαστικότητας του TC4 είναι μόνο 110 GPa, ενώ του χάλυβα 45 είναι 210 GPa και αυτός των ανοξείδωτων χάλυβων όπως 303, 304 και 316 είναι επίσης περίπου 200 GPa. Επομένως, είναι πιθανό να συμβεί ελαστική παραμόρφωση κατά την κατεργασία κραμάτων τιτανίου.
Αυτό το πρόβλημα είναι ακόμη πιο σοβαρό κατά την κατεργασία εξαρτημάτων με λεπτά-τοιχώματα ή δακτυλιοειδή-. Δεν είναι εύκολο να κατεργαστούν τα εξαρτήματα από κράμα τιτανίου με λεπτά τοιχώματα-με την επιθυμητή ακρίβεια διαστάσεων. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι όταν το υλικό του τεμαχίου προς κατεργασία απομακρύνεται από το εργαλείο κοπής, η τοπική παραμόρφωση στις περιοχές με λεπτά-τοιχώματα υπερβαίνει το όριο ελαστικότητας, με αποτέλεσμα την πλαστική παραμόρφωση, η οποία αυξάνει σημαντικά την αντοχή και τη σκληρότητα του υλικού στο σημείο κοπής.
Η πίεση κοπής προκαλεί την απομάκρυνση του «ελαστικού» τεμαχίου εργασίας από το εργαλείο και την ανάκαμψη, με αποτέλεσμα την τριβή μεταξύ του εργαλείου και του τεμαχίου εργασίας που υπερβαίνει τη δύναμη κοπής. Αυτή η τριβή δημιουργεί θερμότητα, η οποία επιδεινώνει το πρόβλημα της κακής θερμικής αγωγιμότητας των κραμάτων τιτανίου.
Τρίτον, τα κράματα τιτανίου έχουν υψηλή συγγένεια, γεγονός που οδηγεί στο σχηματισμό μακριών, συνεχών τσιπς κατά την περιστροφή και τη διάτρηση. Αυτά τα τσιπ μπορεί να τυλιχτούν γύρω από το εργαλείο και να βλάψουν τη λειτουργία του. Το υπερβολικό βάθος κοπής μπορεί να έχει ως αποτέλεσμα το κόλλημα του εργαλείου, το κάψιμο του εργαλείου και το σπάσιμο του εργαλείου.
Φυσικά, αυτή η υψηλή συγγένεια είναι επίσης αρκετά χρήσιμη σε άλλες εφαρμογές. για παράδειγμα, σε αντλίες ιόντων, όπου το τιτάνιο χρησιμοποιείται για πλάκες καθόδου. Όταν τα άτομα τιτανίου διασκορπίζονται στο τοίχωμα του σωλήνα ανόδου, προσροφούν αέριο, δημιουργώντας έτσι ένα εξαιρετικά-υψηλό κενό.
Τέταρτον, Δόνηση
Ενώ η ελαστικότητα των κραμάτων τιτανίου μπορεί να ωφελήσει την μερική απόδοση, κατά τη διαδικασία κοπής, η ελαστική παραμόρφωση του τεμαχίου εργασίας είναι μια κύρια αιτία κραδασμών.
Η δόνηση που δημιουργείται κατά την κατεργασία κραμάτων τιτανίου είναι περίπου 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή του χάλυβα. Δεδομένου ότι η θερμότητα κοπής συγκεντρώνεται στη ζώνη κοπής, αυτό δημιουργεί οδοντωτά τσιπ και οδηγεί σε διακυμάνσεις στην ισχύ κοπής.
2. Αντίμετρα για τη Δύσκολη Κατεργασιμότητα των Κραμάτων Τιτανίου
Πρώτον, Ψύξη
Το ψυκτικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μείωση των υψηλών θερμοκρασιών που δημιουργούνται κατά τη διαδικασία κοπής. Συνήθως, τα ψυκτικά με βάση-μη διαλυτό λάδι-χρησιμοποιούνται για κοπή και διάτμηση χαμηλής-ταχύτητας, βαρέως-φορτίου, ενώ τα διαλυτά ψυκτικά κοπής χρησιμοποιούνται για κοπή ή διάτμηση υψηλής-ταχύτητας.
Επιπροσθέτως, μπορούν να χρησιμοποιηθούν κρυογονικές μέθοδοι κοπής, χρησιμοποιώντας υγρό άζωτο (-180 βαθμοί) ή υγρό CO2 (-76 βαθμοί) ως υγρό κοπής για τη μείωση της θερμοκρασίας στη ζώνη κοπής. Αυτή η μέθοδος μπορεί να μειώσει την κύρια δύναμη κοπής κατά 20% και να μειώσει τη θερμοκρασία κοπής κατά περισσότερο από 300 βαθμούς. Ταυτόχρονα, το χτισμένο άκρο εξαφανίζεται, η ποιότητα της κατεργασμένης επιφάνειας βελτιώνεται και η διάρκεια ζωής του εργαλείου αυξάνεται κατά 2 έως 3.
Δεύτερον, Επιλέγοντας τα σωστά εργαλεία κοπής
Η επιλογή των σωστών εργαλείων κοπής μπορεί να αποφέρει σημαντικές βελτιώσεις.
Επειδή η θερμότητα πρέπει να διαχέεται μέσω της κοπτικής ακμής και του ψυκτικού υγρού-και όχι μέσω του τσιπ, όπως συμβαίνει με τον χάλυβα-ένα μικρό τμήμα της κοπτικής ακμής πρέπει να αντέχει εξαιρετικά υψηλές θερμικές και μηχανικές καταπονήσεις. Η χρήση κοφτερής κοπτικής ακμής μειώνει τις δυνάμεις κοπής.
Επιπρόσθετα, η πίεση κοπής μπορεί να μειωθεί χρησιμοποιώντας γειωμένα ένθετα με γυαλισμένες αυλακώσεις και υψηλές θετικές γωνίες κλίσης.
Εάν είναι απαραίτητο, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν εργαλεία με επίστρωση για να αντιστέκονται στην πρόσφυση στο κράμα και να σπάσουν μακριά τσιπ, ελαχιστοποιώντας έτσι την τριβή κατά την εκκένωση του τσιπ-που όλα αυτά συμβάλλουν στην αποφυγή παραγωγής θερμότητας κατά τη μηχανική κατεργασία.
Τρίτον, διατηρήστε έναν σταθερό ρυθμό τροφοδοσίας ή αυξήστε τον ρυθμό τροφοδοσίας
Το τιτάνιο είναι επιρρεπές στη σκλήρυνση-δηλαδή, γίνεται πιο σκληρό καθώς κατεργάζεται, γεγονός που οδηγεί σε αυξημένη φθορά του εργαλείου. Ένας σταθερός ρυθμός τροφοδοσίας διασφαλίζει ότι η σκλήρυνση εργασίας διατηρείται στο ελάχιστο.
Φυσικά, εάν το επιτρέπει το μηχάνημα, ο ρυθμός τροφοδοσίας μπορεί να αυξηθεί. Αυτό σημαίνει ότι το εργαλείο ξοδεύει λιγότερο χρόνο σε μια συγκεκριμένη περιοχή, αφήνοντας λιγότερο χρόνο για συσσώρευση θερμότητας και σκλήρυνση εργασίας.
Τέταρτον, μειώστε την ταχύτητα κοπής
Για παράδειγμα, χρησιμοποιήστε το ένα-ένα τρίτο ή λιγότερο της ταχύτητας κοπής που χρησιμοποιείται για τον χάλυβα για τον έλεγχο της παραγωγής θερμότητας.
Πέμπτον, αλλάξτε τα εργαλεία σύμφωνα με τη διαδικασία
Τα εργαλεία με επικαλύψεις κεραμικού, καρβιδίου τιτανίου και νιτριδίου τιτανίου που χρησιμοποιούνται για την κατεργασία κραμάτων τιτανίου θα έχουν μικρότερη διάρκεια ζωής.
E-ταχυδρομείο:garychen3215@hotmail.com
Διεύθυνση: No.35, Baoti Rd, πόλη Baoji, επαρχία Shaanxi, Κίνα
Επικοινωνία: κ. Gary Chen
Τηλέφωνο: +86-917-8883215
Κινητό/WhatsApp: +86 13092900605
