Usinagem de titânio: Por Que é difícil e como é gerenciado

O que torna o titânio diferente de cortar

A dureza do material é apenas uma parte do problema, e muitas vezes menor. Os factores de controlo são simultaneamente químicos, físicos e mecânicos.

• Um baixo coeficiente de deformação. O chip é fino e o coeficiente de deformação está próximo da unidade, de modo que o chip desliza um longo caminho através da face do ancinho e o desgaste abrasivo acelera.
• Calor que não tem para onde ir. A condutividade térmica do titânio é uma pequena fração do aço, e o comprimento de contato da ferramenta de cavacos é muito curto. O calor gerado no corte não escapa para a cavilha ou para a peça de trabalho; concentra-se na zona de corte e na aresta. Em condições equivalentes, a temperatura de corte pode ser muito superior à do corte de aço.
• Uma pequena área de contacto que transporta uma grande carga. Como o comprimento do contato é curto, a pressão da unidade na área de contato é alta. É isso que produz lascas e quebras de aresta, mesmo quando a força de corte total é inferior à do aço.
• Um baixo módulo de elasticidade. O titânio desvia-se sob a força de corte, que estabelece a vibração, puxa a peça de trabalho para longe da ferramenta e degrada a precisão dimensional. As paredes finas e os eixos delgados amplificam-no.
• Endurecimento por trabalho e pele contaminada. O titânio reage prontamente com oxigênio e nitrogênio à temperatura de corte para formar uma camada superficial dura e quebradiça, e a deformação plástica aumenta. A pele dura reduz a resistência à fadiga e acelera o desgaste da ferramenta. Forjamento, laminação e fundição deixam uma pele dura e irregular que é o material mais difícil de remover da peça.
• Afinidade química. O titânio tende a aderir e FEL contra os materiais da ferramenta de corte, produzindo desgaste adesivo e de difusão. Em baixas taxas de alimentação, o flanco se desgasta; em taxas de alimentação mais altas, a face do ancinho se desgasta; e ao girar a face do ancinho pode se desgastar mais rapidamente do que o flanco.

Opções de ferramentas que se seguem

Dois objetivos regem a seleção da ferramenta: manter a temperatura de corte baixa e reduzir a adesão.

• Use carboneto, Não aço de alta velocidade. O aço de alta velocidade não tem a dureza quente para o titânio. As categorias do carboneto com boa dureza quente, força transversal da ruptura e condutibilidade térmica, e baixa afinidade para o titânio, são o defeito.
• Evite revestimentos e graus semelhantes ao titânio. Os insertos revestidos e as classes que reagem fortemente com o titânio aceleram o desgaste do adesivo e são uma má escolha para o titânio.
• Para ferramentas complexas multi-edge - Brocas, Alargadores, fresas de topo, Broches e torneiras — a via habitual é um aço de alta velocidade com alto teor de vanádio, cobalto ou alumínio, que equilibra a tenacidade das arestas com a resistência ao calor.
• Nitreto de diamante e de boro cúbico traga grandes ganhos onde a geometria OS Permite, e seja usado com e sem o líquido refrigerante segundo a operação.

Decisões de processo

• Força de aperto. Como o módulo de elasticidade é baixo, a peça de trabalho distorce tanto sob fixação como sob corte. A pressão de aperto deve ser mantida tão baixa quanto for segura, com suportes auxiliares adicionados onde uma seção fina se moveria de outra forma.
• Rigidez de todo o sistema. A deflexão Radial produz a vibração, que veste a ferramenta e estraga a tolerância. A máquina, o suporte e a peça de trabalho têm de funcionar como uma corrente rígida; uma peça Delgada precisa de um suporte fixo ou equivalente.
• Alimentação e velocidade. Alimentações muito leves e velocidades muito altas promovem fricção, acumulação de calor e escoriação. Uma alimentação mais pesada que mantém a aresta de corte em vez de fricção é geralmente mais estável, e a espessura das aparas é controlada deliberadamente para que as aparas finas não se tornem um perigo.
• Gestão de cavacos e risco de incêndio. Lascas finas de titânio podem inflamar-se. O líquido de arrefecimento por inundação, a eliminação de cavacos da máquina em vez de os deixar acumular, a troca de ferramentas assim que se tornam opacos e a redução da velocidade a favor da alimentação são as precauções normais. Se um fogo de cavacos de titânio começar, deve ser sufocado — a água acelera-o e a utilização de um extintor à base de água, dióxido de carbono ou tetracloreto de carbono, é perigosa. Pó seco, pó de calcário ou areia seca são os meios correctos.

Regras de contaminação

Estes não são serviços de limpeza opcionais. Eles são a razão pela qual as peças de titânio que saem de uma loja que também corta aço precisam de disciplina separada.

1. Nenhum líquido de arrefecimento contendo hidrogénio de uma forma que possa ser absorvido. À temperatura de corte, o hidrogénio pode ser libertado, absorvido pelo titânio e causar fragilização por hidrogénio — ou contribuir para a corrosão sob tensão.
2. O líquido de arrefecimento contendo cloreto deve ser manuseado com cuidado. Os cloretos podem decompor ou libertar fumos perigosos durante a utilização, exigir medidas de protecção e, subsequentemente, a peça deve ser cuidadosamente limpa com um produto de limpeza isento de cloreto para remover todos os resíduos.
3. Sem chumbo, zinco, cobre, estanho ou cádmio, ou suas ligas, em contacto com o titânio. As ferramentas, os acessórios e os equipamentos de manuseamento fabricados com esses materiais são proibidos em contacto com trabalhos em titânio.
4. Tudo o que toca a peça deve estar limpo. A contaminação por graxa e impressões digitais em uma peça de titânio limpa pode posteriormente conduzir à corrosão sob tensão por cloreto, portanto, a limpeza deve ser seguida por um manuseio controlado.

Como isso é tratado aqui

A usinagem é realizada por Baoji Tuohang Precision Manufacturing Co., Ltd. em equipamento simultâneo de 5 eixos, 4/3 eixos e torneamento, com sondagem em processo e verificação CMM contra o desenho. Como a nota do desenho decide o comportamento de corte, citamos a nota e o processo em conjunto, em vez de tratar o material como um dado.