Tại sao Titan khó gia công?

Bốn đặc điểm của hợp kim titan, bao gồm độ dẫn nhiệt thấp, độ cứng gia công cao, ái lực cao với dụng cụ cắt và biến dạng dẻo nhỏ, là những lý do cơ bản khiến hợp kim titan khó gia công. Chỉ số cắt của nó chỉ tương đương 20% ​​thép cắt tự do.

Độ dẫn nhiệt thấp

Độ dẫn nhiệt của hợp kim titan chỉ bằng khoảng 16% so với thép 45 #. Nhiệt không thể thoát ra kịp thời trong quá trình xử lý, gây ra nhiệt độ cao cục bộ trên lưỡi cắt (nhiệt độ đầu dụng cụ trong quá trình xử lý cao hơn gấp đôi so với thép 45 #), dễ gây mài mòn khuếch tán cho dụng cụ.

Làm việc cứng rắn

Hiện tượng làm cứng của hợp kim titan là rõ ràng và lớp làm cứng bề mặt nghiêm trọng hơn so với thép không gỉ, điều này sẽ gây ra những khó khăn nhất định trong quá trình xử lý tiếp theo, chẳng hạn như tăng thiệt hại cho ranh giới dụng cụ.

Ái lực cao với dao

Liên kết chặt chẽ với cacbua chứa titan.

Biến dạng dẻo nhỏ

Nó bằng khoảng 1/2 mô đun đàn hồi của thép 45 nên khả năng phục hồi đàn hồi lớn và ma sát nghiêm trọng. Đồng thời phôi cũng dễ bị biến dạng khi kẹp.

Bí quyết xử lý hợp kim titan

Trên cơ sở hiểu biết về cơ chế xử lý hợp kim titan và bổ sung kinh nghiệm trong quá khứ, bí quyết xử lý hợp kim titan chính như sau:

(1) Sử dụng hạt dao có hình học góc dương để giảm lực cắt, nhiệt cắt và biến dạng của phôi.

(2) Duy trì lượng cấp liệu liên tục để tránh phôi bị cứng. Dụng cụ phải luôn ở trạng thái nạp trong quá trình cắt. Mức độ tiếp xúc của dao xuyên tâm ae trong quá trình phay phải là 30% bán kính.

(3) Sử dụng chất lỏng cắt áp suất cao và dòng chảy cao để đảm bảo độ ổn định nhiệt của quá trình gia công và ngăn ngừa sự thoái hóa bề mặt phôi và hư hỏng dụng cụ do nhiệt độ quá cao.

(4) Giữ cho lưỡi dao luôn sắc bén. Dụng cụ cùn là nguyên nhân gây tích tụ nhiệt và mài mòn, dễ dẫn đến hỏng dụng cụ.

(5) Xử lý hợp kim titan ở trạng thái mềm nhất có thể, vì vật liệu trở nên khó xử lý hơn sau khi làm nguội và xử lý nhiệt làm tăng độ bền của vật liệu và tăng độ mòn của lưỡi.

(6) Sử dụng bán kính vòng cung đầu dụng cụ lớn hoặc vát cạnh để cắt càng nhiều càng tốt vào lưỡi cắt. Điều này làm giảm lực cắt và nhiệt tại mọi điểm và ngăn ngừa hiện tượng gãy cục bộ. Khi phay hợp kim titan, trong số các thông số cắt, tốc độ cắt có ảnh hưởng lớn nhất đến tuổi thọ dụng cụ, tiếp theo là độ ăn khớp của dụng cụ xuyên tâm (độ sâu phay).

Bắt đầu với lưỡi dao để giải quyết các vấn đề xử lý titan

Độ mòn rãnh của lưỡi dao xảy ra khi gia công hợp kim titan là độ mòn cục bộ của mặt sau và mặt trước dọc theo hướng chiều sâu cắt. Nguyên nhân thường là do lớp cứng còn sót lại sau quá trình xử lý trước đó. Phản ứng hóa học và khuếch tán giữa dụng cụ và vật liệu phôi ở nhiệt độ gia công vượt quá 800 độ cũng là một trong những nguyên nhân gây mòn rãnh. Bởi vì trong quá trình gia công, các phân tử titan của phôi tích tụ ở phía trước lưỡi dao và được “hàn” vào lưỡi dao dưới áp suất cao và nhiệt độ cao, tạo thành cạnh tích hợp. Khi cạnh tích hợp bong ra khỏi lưỡi cắt, lớp phủ cacbua của hạt dao sẽ bị bong ra, vì vậy việc gia công bằng titan yêu cầu hình học và vật liệu hạt dao đặc biệt.

Cấu trúc công cụ phù hợp cho gia công titan

Trọng tâm của việc xử lý hợp kim titan là nhiệt. Một lượng lớn chất lỏng cắt áp suất cao phải được phun lên lưỡi cắt kịp thời và chính xác để loại bỏ nhiệt nhanh chóng. Trên thị trường có những cấu trúc dao phay độc đáo dành riêng cho gia công hợp kim titan.

Bắt đầu với các phương pháp gia công cơ khí cụ thể

quay

Khi tiện các sản phẩm hợp kim titan, có thể dễ dàng đạt được độ nhám bề mặt tốt hơn và quá trình làm cứng không nghiêm trọng, nhưng nhiệt độ cắt cao và dụng cụ nhanh chóng bị mòn. Để đáp ứng những đặc điểm này, các biện pháp sau đây chủ yếu được thực hiện về mặt công cụ và thông số cắt:

Chất liệu dụng cụ: YG6, YG8, YG10HT được lựa chọn theo điều kiện hiện có của nhà máy.

Các thông số hình học của dao: các góc trước và sau của dao phù hợp và làm tròn đầu dao.

Tốc độ cắt thấp hơn, tốc độ tiến dao vừa phải, độ sâu cắt sâu hơn, đủ làm mát. Khi xoay vòng tròn bên ngoài, đầu dụng cụ không được cao hơn tâm phôi, nếu không sẽ dễ buộc dụng cụ. Khi hoàn thiện tiện và tiện các chi tiết có thành mỏng, độ lệch chính của dụng cụ phải lớn, thường là 75 đến 90 độ.

Phay

Việc phay các sản phẩm hợp kim titan khó hơn việc tiện vì phay là quá trình cắt không liên tục và phoi dễ liên kết với lưỡi dao. Khi răng dính phoi lại cắt vào phôi, phoi bị văng ra và lấy đi một mảnh vật liệu dụng cụ nhỏ, tạo thành lưỡi sứt mẻ làm giảm đáng kể độ bền của dụng cụ.

Phương pháp phay: Nói chung, người ta sử dụng phương pháp phay xuống.

Vật liệu dụng cụ: thép tốc độ cao M42.

Nói chung, phay xuống không được sử dụng trong gia công thép hợp kim. Do ảnh hưởng của khe hở giữa vít và đai ốc của máy công cụ nên trong quá trình phay xuống, dao phay tác động lên phôi và lực thành phần theo hướng cấp liệu giống như hướng cấp liệu, dễ khiến bàn phôi bị lệch. sụp đổ. Chuyển động không liên tục xảy ra, dẫn đến đập dao. Đối với phay xuống, răng dao cắt chạm vào da cứng khi chúng bắt đầu cắt vào, khiến dao cắt bị gãy. Tuy nhiên, do phoi phay lên thay đổi từ mỏng sang dày nên dụng cụ dễ bị ma sát khô với phôi trong quá trình cắt ban đầu, điều này làm trầm trọng thêm tình trạng dính phoi và sứt mẻ cạnh của dụng cụ. Để nghiền hợp kim titan một cách trơn tru, cũng cần lưu ý rằng so với dao phay tiêu chuẩn chung, nên giảm góc cào và tăng góc giảm. Tốc độ xay xát phải thấp. Cố gắng sử dụng dao phay răng sắc nhọn và tránh sử dụng dao phay răng xẻng.

Khai thác

Khi khai thác các sản phẩm hợp kim titan, các phoi nhỏ và dễ liên kết với lưỡi dao và phôi, dẫn đến độ nhám bề mặt lớn và mô-men xoắn cao. Lựa chọn vòi không đúng cách và vận hành không đúng trong quá trình taro có thể dễ dàng dẫn đến việc gia công bị cứng, hiệu suất xử lý cực kỳ thấp và thỉnh thoảng bị gãy vòi.

Cần ưu tiên cho bước nhảy thread đúng thread. Số lượng răng nên ít hơn so với taro tiêu chuẩn, thường là 2 đến 3 răng. Góc côn cắt phải lớn và phần côn thường có chiều dài ren từ 3 đến 4. Để tạo điều kiện loại bỏ phoi dễ dàng, góc nghiêng âm cũng có thể được mài trên hình nón cắt. Cố gắng sử dụng vòi ngắn để tăng độ cứng của vòi. Phần côn ngược của taro phải lớn hơn tiêu chuẩn một cách thích hợp để giảm ma sát giữa taro và phôi.

doa

Độ mài mòn của dụng cụ không nghiêm trọng khi doa hợp kim titan và có thể sử dụng cả mũi doa cacbua và thép tốc độ cao. Khi sử dụng dao doa cacbua, phải áp dụng độ cứng của hệ thống xử lý tương tự như khoan để ngăn dao doa bị sứt mẻ. Vấn đề chính xảy ra khi doa hợp kim titan là độ hoàn thiện của doa không tốt. Chiều rộng của lưỡi dao doa phải được thu hẹp bằng đá mài để tránh lưỡi dao liên kết với thành lỗ. Tuy nhiên, phải đảm bảo đủ sức mạnh. Nói chung, chiều rộng lưỡi dao là 0.1~0.15mm. cũng.

Điểm chuyển tiếp giữa lưỡi cắt và phần hiệu chỉnh phải là một vòng cung nhẵn. Nó phải được mài mòn kịp thời sau khi mài mòn và kích thước vòng cung của mỗi chiếc răng phải nhất quán; nếu cần, có thể tăng độ côn phía sau của phần hiệu chuẩn.

Khoan

Việc khoan hợp kim titan rất khó khăn, hiện tượng cháy và gãy mũi khoan thường xảy ra trong quá trình gia công. Điều này chủ yếu là do một số lý do như độ sắc bén của mũi khoan kém, loại bỏ chip không kịp thời, làm mát kém và độ cứng của hệ thống xử lý kém. Vì vậy, khi khoan hợp kim titan phải chú ý mài mũi khoan hợp lý, góc đỉnh lớn, giảm góc trước mép ngoài, tăng góc giảm mép ngoài và tăng độ thuôn phía sau lên gấp 2 đến 3 lần so với mũi khoan tiêu chuẩn. Rút dụng cụ thường xuyên và loại bỏ phoi kịp thời, chú ý đến hình dạng và màu sắc của phoi. Nếu các mảnh vụn xuất hiện như lông vũ hoặc thay đổi màu sắc trong quá trình khoan, điều đó cho thấy mũi khoan bị cùn và dụng cụ cần được thay và mài sắc kịp thời.

Khuôn khoan phải được cố định trên bàn làm việc, bề mặt dẫn hướng của khuôn khoan phải gần với bề mặt gia công và nên sử dụng mũi khoan ngắn càng nhiều càng tốt. Một vấn đề khác cần lưu ý là khi sử dụng nạp thủ công, mũi khoan không được tiến hoặc lùi trong lỗ, nếu không lưỡi khoan sẽ cọ xát vào bề mặt gia công, khiến vật gia công bị cứng và làm cho mũi khoan bị cùn.

mài

Các vấn đề thường gặp khi mài các bộ phận bằng hợp kim titan là tắc nghẽn bánh mài do phoi bị kẹt và cháy trên bề mặt bộ phận. Nguyên nhân là do tính dẫn nhiệt của hợp kim titan kém, gây ra nhiệt độ cao ở vùng mài, gây ra sự liên kết, khuếch tán và phản ứng hóa học mạnh giữa hợp kim titan và chất mài mòn. Các mảnh vụn dính và tắc nghẽn bánh mài dẫn đến tỷ lệ mài giảm đáng kể. Do sự khuếch tán và phản ứng hóa học, phôi bị đốt cháy trên bề mặt mài, dẫn đến độ bền mỏi của bộ phận giảm. Điều này càng rõ ràng hơn khi mài vật đúc bằng hợp kim titan.

Để giải quyết vấn đề này, các biện pháp được thực hiện là:

Chọn vật liệu đá mài thích hợp: cacbua silic xanh TL. Độ cứng của bánh mài thấp hơn một chút: ZR1.

Việc cắt vật liệu hợp kim titan phải được kiểm soát từ các khía cạnh của vật liệu dụng cụ, chất lỏng cắt và các thông số quy trình xử lý để nâng cao hiệu quả tổng thể của quá trình xử lý vật liệu hợp kim titan.