În prezent, aliajele de titan au fost aplicate pe scară largă în diverse domenii precum aviația, aerospațială, energia nucleară și îngrijirea medicală din cauza performanței lor cele mai bune materiale. Acest articol va efectua o analiză sistematică din trei dimensiuni: clasificarea materialelor, dificultățile de procesare și contramăsurile corespunzătoare.
Structura de cristal și sistemul de clasificare al aliajelor de titan
La temperatura camerei, aliajele de titan pot fi clasificate în trei categorii majore pe baza structurii lor matrice:
- Aliaje de titan (seria TA3 de grade reprezentative)
Structura cristalului: faza de zăbrele închise
Avantaje: stabilitate excelentă la temperatură ridicată (funcționare pe termen lung la 500 de grade), rezistență puternică la oxidare
Caracteristici de procesare: Nu pot fi tratate termic întărit, rezistență relativ scăzută la temperatura camerei, cea mai bună performanță de tăiere
Note tipice: TA7, TA8, etc.
- Aliaje de titan (Seria TB6 de grade reprezentative)
Structura cristalului: faza de rețea cubică centrată pe corp
Avantaje: plasticitate excelentă de deformare la rece, întărirea tratabilă a căldurii
Limitări de procesare: stabilitate termică slabă (<300°C), most difficult cutting
Note tipice: TB1, TB2, etc.
- + aliaje de titan duplex (seria TC4 de grade reprezentative)
Structura cristalului: \/ structură compozită duplex
Performanță integrată: rezistență la temperatură ridicată\/normală echilibrată, plasticitate și duritate
Caracteristici de procesare: întărirea tratabilă a căldurii, dificultăți de tăiere moderată
Note tipice: TC1, TC4, etc.
Analiza dificultăților de procesare a tăierii aliajului de titan
- Caracteristici termodinamice
Conductivitatea este doar 1\/6-1\/7 din 45 de oțel, iar temperatura zonei de tăiere poate atinge gradul 600-800
Jetoanele de titan sunt predispuse la auto-aragaz la temperaturi ridicate (punct de aprindere aproximativ 600 de grade)
- Caracteristici mecanice
Modulul elastic este de 110 GPa (50% din 45 de oțel), ceea ce duce la o deformare elastică semnificativă
Prelucrarea indicelui de întărire este la fel de mare ca 0. 3-0. 4, duritatea suprafeței crește cu 20-30%
- Caracteristici chimice
Afinitate puternică cu instrumente de titan acoperite, uzură adezivă exacerbată
Reacționează cu ușurință cu O\/N la temperaturi ridicate pentru a forma strat de suprafață fragil dur (grosime 50-100 μm)
Lungimea de contact între instrument și CȘoldurile sunt doar 1\/3 din cea a oțelului carbon, cu concentrația locală de stres
Amplitudinea de fluctuație a forței de tăiere atinge 20-30%, creșterea ratei de declanșare a instrumentului
Tehnologii cheie pentru procesarea eficientă a aliajului de titan
- Selectarea materialelor
Aliaje dure: selectați în mod preferențial K-Type (seria YG) fără TI Matrix
Instrumente Super-Hard: PCD\/PCBN TOOL Life poate fi crescut de 3-5 de ori
- Proiectarea parametrilor geometrici
Rake Angle {{0}} grad, unghi de eliberare 10-15 grad, edge Chamfer 0. 05-0. 1 mm
Utilizați structură cu unghi dublu (unghi principal de rake 45 grade + unghi secundar de rake 15 grade)
- Controlul vitezei de tăiere
Rotire: 50-120 m\/min
Milling: 30-80 m\/min
Drilling: 10-30 m\/min
- Schema de răcire
Răcire internă de înaltă presiune (presiune> 7 MPa)
Lichid de răcire pe bază de ulei (care conține aditivi cu presiune extremă clor\/sulf)
Rigiditatea mașinii -unelte: Rigiditatea sistemului trebuie să fie> 50 N\/μm
Metoda de prindere: Utilizați corpuri flexibile cu mai multe puncte, distribuția uniformă a forței de prindere
Monitorizarea procesului: integrați sistemul de monitorizare în timp real temperatura\/vibrații
Concluzie
Prelucrarea aliajului de titan necesită înființarea unui sistem de optimizare colaborativă „Caracteristici materiale - Parametri de proces - Sistem de instrumente”. Prin selectarea materialelor de instrumente adecvate, optimizarea parametrilor geometrici și controlul temperaturii de tăiere și a altor măsuri cuprinzătoare, eficiența de procesare poate fi crescută de mai mult de 30%, iar durata de viață a sculei poate fi prelungită de 2-3 ori. Odată cu dezvoltarea de noi procese, cum ar fi tehnologia de acoperire (de exemplu, acoperirea ALCRN) și tăierea vibrațiilor, procesarea aliajului de titan se rupe continuu spre direcții eficiente și precise.