¿Por qué la aleación de titanio es un material difícil de mecanizar?

1. Fenómenos físicos del mecanizado de titanio

La fuerza de corte del procesamiento de la aleación de titanio es solo un poco más alta que la del acero con la misma dureza, pero el fenómeno físico del procesamiento de la aleación de titanio es mucho más complicado que el del procesamiento del acero, lo que hace que el procesamiento de la aleación de titanio enfrente grandes dificultades.

The thermal conductivity of most titanium alloys is very low, only 1/7 of steel and 1/16 of aluminum. Therefore, the heat generated in the process of cutting titanium alloys will not be quickly transferred to the workpiece or taken away by the chips, but will accumulate in the cutting area, and the temperature generated can be as high as 1 000 °C or more, which will cause the cutting edge of the tool to rapidly wear, chip and crack. The formation of built-up edge, the rapid appearance of a worn edge, in turn generates more heat in the cutting area, further shortening the life of the tool. titanium machining

Las altas temperaturas generadas durante el proceso de corte también destruyen la integridad de la superficie de las piezas de aleación de titanio, lo que provoca una disminución de la precisión geométrica de las piezas y un endurecimiento por trabajo que reduce considerablemente su resistencia a la fatiga.

La elasticidad de las aleaciones de titanio puede ser beneficiosa para el rendimiento de la pieza, pero durante el corte, la deformación elástica de la pieza de trabajo es una causa importante de vibración. La presión de corte hace que la pieza de trabajo "elástica" se aleje de la herramienta y rebote, de modo que la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo sea mayor que la acción de corte. El proceso de fricción también genera calor, lo que agrava el problema de la mala conductividad térmica de las aleaciones de titanio.

Este problema es aún más grave cuando se mecanizan piezas de paredes delgadas o en forma de anillo que se deforman fácilmente. No es una tarea fácil mecanizar piezas de aleación de titanio de pared delgada con la precisión dimensional esperada. Porque cuando la herramienta empuja el material de la pieza de trabajo, la deformación local de la pared delgada ha excedido el rango elástico y se produce una deformación plástica, y la resistencia del material y la dureza del punto de corte aumentan significativamente. En este punto, el mecanizado a la velocidad de corte previamente determinada se vuelve demasiado alta, lo que resulta en un desgaste agudo de la herramienta.

"Hot" is the "culprit" that is difficult to process titanium alloys! 

2. Technological know-how for titanium cnc machining 

Sobre la base de comprender el mecanismo de procesamiento de las aleaciones de titanio y agregar la experiencia anterior, el principal conocimiento del proceso para procesar las aleaciones de titanio es el siguiente:

(1) Los insertos con geometría positiva se utilizan para reducir la fuerza de corte, el calor de corte y la deformación de la pieza de trabajo.

(2) Mantenga un avance constante para evitar el endurecimiento de la pieza de trabajo. La herramienta siempre debe estar en estado de avance durante el proceso de corte, y la cantidad de corte radial ae debe ser el 30 % del radio durante el fresado.

(3) El fluido de corte de alta presión y gran flujo se utiliza para garantizar la estabilidad térmica del proceso de mecanizado y evitar la degeneración de la superficie de la pieza de trabajo y el daño de la herramienta debido a la temperatura excesiva.

(4) Mantenga el filo de la cuchilla afilado, las herramientas desafiladas son la causa de la acumulación de calor y el desgaste, lo que puede conducir fácilmente a la falla de la herramienta.

(5) Mecanizar en el estado más blando de la aleación de titanio tanto como sea posible, porque el material se vuelve más difícil de mecanizar después del endurecimiento y el tratamiento térmico aumenta la resistencia del material y aumenta el desgaste del inserto.

(6) Use un radio de punta grande o un chaflán para cortar tanto como sea posible en el borde de corte. Esto reduce la fuerza de corte y el calor en cada punto y evita roturas locales. Al fresar aleaciones de titanio, entre los parámetros de corte, la velocidad de corte tiene la mayor influencia en la vida útil de la herramienta vc, seguida por el acoplamiento radial (profundidad de fresado) ae.

3. Comience con la hoja para resolver el problema de procesamiento de titanio

The wear of the insert groove during the machining of titanium alloys is the local wear of the back and front in the direction of the depth of cut, which is often caused by the hardened layer left by the previous processing. The chemical reaction and diffusion of the tool and the workpiece material at a processing temperature of more than 800 °C are also one of the reasons for the formation of groove wear. Because during the machining process, the titanium molecules of the workpiece accumulate in the front of the blade and are "welded" to the blade edge under high pressure and high temperature, forming a built-up edge. When the built-up edge peels off the cutting edge, it takes away the carbide coating of the insert, so titanium machining requires special insert materials and geometries. custom precision machining

4. Estructura de la herramienta adecuada para el mecanizado de titanio.

El enfoque del procesamiento de aleaciones de titanio es el calor, y se debe rociar una gran cantidad de fluido de corte a alta presión en el borde de corte de manera oportuna y precisa para eliminar rápidamente el calor. Hay configuraciones únicas de fresas en el mercado específicamente para el mecanizado de titanio.