Por que achamos que a liga de titânio é um material difícil de usinar? Devido à falta de compreensão profunda de seu mecanismo e fenômeno de processamento.
1. Fenômenos Físicos da Usinagem de Titânio
A força de corte do processamento da liga de titânio é apenas ligeiramente superior à do aço com a mesma dureza, mas o fenômeno físico do processamento da liga de titânio é muito mais complicado do que o do processamento do aço, o que faz com que o processamento da liga de titânio enfrente grandes dificuldades.
A condutividade térmica da maioria das ligas de titânio é muito baixa, apenas 1/7 do aço e 1/16 do alumínio. Portanto, o calor gerado no processo de corte da liga de titânio não será rapidamente transferido para a peça ou levado pelos cavacos, mas será acumulado na área de corte, e a temperatura gerada pode chegar a 1000 ° C, causando o ponta da ferramenta se desgaste, rache e morra rapidamente. O acúmulo de arestas postiças, o rápido aparecimento de arestas desgastadas, por sua vez, gera mais calor na zona de corte, reduzindo ainda mais a vida útil da ferramenta.
A alta temperatura gerada durante o processo de corte também destrói a integridade superficial das peças de liga de titânio, resultando em uma diminuição na precisão geométrica da peça e em um fenômeno de endurecimento por trabalho que reduz seriamente sua resistência à fadiga.
A elasticidade das ligas de titânio pode ser benéfica para o desempenho da peça, mas durante o corte, a deformação elástica da peça é uma causa importante de vibração. A pressão de corte faz com que a peça “elástica” saia da ferramenta e salte, de modo que o atrito entre a ferramenta e a peça seja maior do que a ação de corte. O processo de fricção também gera calor, o que agrava o problema da baixa condutividade térmica das ligas de titânio.
Este problema é ainda mais sério no processamento de peças com paredes finas ou em forma de anel que são facilmente deformadas. Não é uma tarefa fácil processar peças de paredes finas de liga de titânio com a precisão dimensional esperada. Porque quando o material da peça é empurrado pela ferramenta, a deformação local da parede fina excedeu a faixa elástica para produzir deformação plástica, e a resistência e a dureza do material no ponto de corte aumentam significativamente. Neste momento, a usinagem na velocidade de corte originalmente determinada torna-se muito alta, o que leva ainda a um desgaste acentuado da ferramenta.
O “calor” é o “culpado” pela dificuldade de processamento de ligas de titânio!
2. Know-how tecnológico para processamento de ligas de titânio
Com base na compreensão do mecanismo de processamento de ligas de titânio, juntamente com a experiência anterior, o principal know-how do processo para processamento de ligas de titânio é o seguinte:
(1) Pastilhas com geometria de ângulo positivo para reduzir a força de corte, o calor de corte e a deformação da peça.
(2) Mantenha um avanço constante para evitar o endurecimento da peça. A ferramenta deve estar sempre no estado de avanço durante o processo de corte. A quantidade de corte radial ae deve ser 30% do raio durante o fresamento.
(3) Fluido de corte de alta pressão e grande fluxo é usado para garantir a estabilidade térmica do processo de usinagem e evitar degeneração da superfície da peça e danos à ferramenta devido à temperatura excessiva.
(4) Mantenha o fio cortante da lâmina afiado, pois facas cegas são a causa do acúmulo de calor e desgaste, o que pode facilmente levar à falha das facas.
(5) Processamento no estado mais macio possível da liga de titânio, porque o material se torna mais difícil de processar após o endurecimento, o tratamento térmico melhora a resistência do material e aumenta o desgaste da lâmina.
(6) Use um raio de ponta grande ou chanfro para cortar o máximo possível na aresta de corte. Isto pode reduzir a força de corte e o calor em cada ponto e evitar quebras locais. No fresamento de ligas de titânio, dentre os parâmetros de corte, a velocidade de corte tem maior influência na vida útil da ferramenta vc, seguida pela quantidade de corte radial (profundidade de fresamento) ae.
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3. Resolvendo problemas de processamento de titânio começando pela lâmina
O desgaste da ranhura da lâmina que ocorre durante o processamento da liga de titânio é o desgaste local na parte traseira e frontal ao longo da direção da profundidade de corte, que geralmente é causado pela camada endurecida deixada pelo processamento anterior. A reação química e a difusão entre a ferramenta e o material da peça a uma temperatura de processamento superior a 800°C também é uma das razões para a formação de desgaste da ranhura. Porque durante o processamento, as moléculas de titânio da peça se acumulam na frente da lâmina e são “soldadas” à lâmina sob alta pressão e alta temperatura, formando arestas postiças. Quando a aresta postiça se desprende da aresta de corte, o revestimento de metal duro da pastilha é removido, portanto a usinagem de titânio requer materiais e geometrias especiais da pastilha.
4. Estrutura da ferramenta adequada para usinagem de titânio
O foco do processamento da liga de titânio é o calor. Uma grande quantidade de fluido de corte de alta pressão deve ser pulverizada na aresta de corte de maneira oportuna e precisa para remover o calor rapidamente. Existem no mercado estruturas exclusivas de fresas especialmente utilizadas para processamento de ligas de titânio.
Horário da postagem: 09/08/2023
