Legure titanaimaju mnoge prednosti. Na primjer: visoka otpornost na koroziju, niska gustoća i velika čvrstoća, ne-magnetska svojstva, biokompatibilnost i otpornost na visoke-temperature. Međutim, legure titana zapravo je teško obraditi i zahtijevaju posebne alate za rezanje. U ovom će se članku raspravljati o razlozima zašto je legure titana teško obrađivati i protumjerama koje se mogu poduzeti.
1. Razlozi zašto je legure titana teško strojno obraditi
Prvo, koncentracija topline
Većina legura titana ima vrlo nisku toplinsku vodljivost-samo 1/7 od čelika, 1/16 od aluminija i 1/25 od bakra. Kao rezultat toga, toplina koja se stvara tijekom strojne obrade legura titana ne prenosi se brzo na radni komad niti ga odvode strugotine, već se umjesto toga koncentrira u zoni rezanja.
Temperature na oštrici mogu doseći čak 1000 stupnjeva, uzrokujući brzo trošenje i pucanje rezne oštrice alata, što dovodi do nakupljanja strugotine i skraćuje životni vijek alata.
Visoke temperature koje se stvaraju tijekom rezanja također ugrožavaju integritet površine dijelova od legure titana, što rezultira smanjenom geometrijskom preciznošću i otvrdnjavanjem, što ozbiljno smanjuje njihovu čvrstoću na zamor.
Drugo, Elastična deformacija
Modul elastičnosti titanovih legura nije jako visok; na primjer, modul elastičnosti TC4 je samo 110 GPa, dok je kod čelika 45 210 GPa, a kod nehrđajućeg čelika kao što su 303, 304 i 316 također oko 200 GPa. Stoga je vjerojatno da će doći do elastične deformacije kod strojne obrade legura titana.
Ovaj problem je još ozbiljniji kod strojne obrade tankih-stjenki ili dijelova u-obliku prstena. Nije lako strojno obraditi dijelove od legure titana s tankom{3}}stjenkom do željene točnosti dimenzija. To je zato što kada alat za rezanje odgurne materijal obratka, lokalna deformacija u područjima s tankim-stjenkama prelazi granicu elastičnosti, što rezultira plastičnom deformacijom, što značajno povećava čvrstoću i tvrdoću materijala na mjestu rezanja.
Pritisak rezanja uzrokuje da se "elastični" radni komad odmakne od alata i odbije, što rezultira trenjem između alata i obratka koje premašuje silu rezanja. Ovo trenje stvara toplinu, što pogoršava problem slabe toplinske vodljivosti legura titana.
Treće, legure titana imaju visok afinitet, što dovodi do stvaranja dugih, kontinuiranih strugotina tijekom tokarenja i bušenja. Ti se strugoti mogu omotati oko alata i ometati njegovu funkciju. Prevelika dubina rezanja može rezultirati zapinjanjem alata, pregorevanjem alata i lomljenjem alata.
Naravno, ovaj visoki afinitet također je vrlo koristan u drugim primjenama; na primjer, u ionskim pumpama, gdje se titan koristi za katodne ploče. Kada se atomi titana rasprše po stijenci anodne cijevi, oni adsorbiraju plin, stvarajući tako ultra-visoki vakuum.
Četvrto, vibracija
Dok elastičnost legura titana može utjecati na performanse dijela, tijekom procesa rezanja, elastična deformacija obratka je glavni uzrok vibracija.
Vibracije koje nastaju pri obradi legura titana približno su 10 puta veće od vibracija čelika. Budući da je toplina rezanja koncentrirana u zoni rezanja, to stvara nazubljene strugotine i dovodi do fluktuacija u snazi rezanja.
2. Protumjere za tešku obradivost legura titana
Prvo, hlađenje
Rashladno sredstvo se može koristiti za smanjenje visokih temperatura koje se stvaraju tijekom procesa rezanja. Obično se ne{1}}rashladna sredstva na bazi-ulja koriste za male-brzine, te-rezanje i smicanje, dok se topljiva rashladna sredstva za rezanje koriste za{-brzinsko rezanje ili smicanje.
Osim toga, mogu se koristiti kriogene metode rezanja, korištenjem tekućeg dušika (-180 stupnjeva) ili tekućeg CO₂ (-76 stupnjeva) kao tekućine za rezanje za snižavanje temperature u zoni rezanja. Ova metoda može smanjiti glavnu silu rezanja za 20% i smanjiti temperaturu rezanja za više od 300 stupnjeva. U isto vrijeme, nakupljeni rubovi nestaju, kvaliteta obrađene površine se poboljšava, a vijek trajanja alata se povećava za faktor 2 do 3.
Drugo, odabir pravih alata za rezanje
Odabirom ispravnih alata za rezanje mogu se postići značajna poboljšanja.
Budući da se toplina mora raspršiti kroz oštricu i rashladnu tekućinu-a ne kroz strugotinu, kao što je slučaj s čelikom-mali dio oštrice mora izdržati ekstremno visoka toplinska i mehanička naprezanja. Korištenje oštre oštrice smanjuje sile rezanja.
Uz to, pritisak rezanja može se smanjiti korištenjem brušenih pločica s poliranim utorima i visokim pozitivnim kutovima.
Ako je potrebno, alati s premazom također se mogu koristiti za sprječavanje prianjanja na leguru i lomljenje dugih strugotina, čime se minimalizira trenje tijekom evakuacije strugotina-što sve pomaže u sprječavanju stvaranja topline tijekom strojne obrade.
Treće, održavajte konstantnu brzinu dodavanja ili povećajte brzinu dodavanja
Titan je sklon otvrdnjavanju-to jest, postaje tvrđi dok se strojno obrađuje, što dovodi do povećanog trošenja alata. Konstantna brzina posmaka osigurava minimalno otvrdnjavanje.
Naravno, ako stroj dopušta, brzina dodavanja se može povećati. To znači da alat provodi manje vremena u određenom području, ostavljajući manje vremena za zagrijavanje i otvrdnjavanje.
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 s prevlakama od keramike, titan karbida i titan nitrida koji se koriste za obradu legura titana imat će kraći vijek trajanja.
E-pošta:garychen3215@hotmail.com
Adresa: No.35, Baoti Rd, grad Baoji, provincija Shaanxi, Kina
Kontakt: g. Gary Chen
Telefon: +86-917-8883215
Mobitel/WhatsApp: +86 13092900605
