Різання титанового сплаву

Характеристики різання
Коли твердість титанового сплаву перевищує HB350, різання є особливо складним, а коли воно менше HB300, він схильний до залипання інструменту та його важко різати. Однак твердість титанових сплавів є лише одним аспектом, який важко піддати механічній обробці, і ключ лежить у комплексному впливі хімічних, фізичних і механічних властивостей титанових сплавів на їхню оброблюваність. Титановий сплав має наступні характеристики різання:
(1) Низький коефіцієнт деформації: це важлива особливість різання титанового сплаву з коефіцієнтом деформації, меншим або близьким до 1. Відстань тертя ковзання стружки по передній поверхні значно збільшується, що прискорює знос інструменту.
(2) Висока температура різання: через низьку теплопровідність титанового сплаву (еквівалентна лише 1/5-1/7 сталі 45 #), довжина контакту між стружкою та передньою ріжучою поверхнею надзвичайно мала, і тепло, що утворюється під час різання, не легко передається, концентрується в невеликому діапазоні поблизу зони різання та ріжучої кромки, що призводить до високої температури різання. За однакових умов різання температура різання може бути більш ніж удвічі вищою за температуру різання сталі 45.
(3) Сила різання на одиницю площі велика: основна сила різання приблизно на 20 відсотків менша, ніж при різанні сталі. Завдяки надзвичайно короткій довжині контакту між стружкою та передньою ріжучою поверхнею сила різання на одиницю контактної площі значно збільшується, що може призвести до поломки леза. У той же час, завдяки малому модулю пружності титанового сплаву, під дією радіальної сили під час обробки легко виробляти деформацію вигину, що викликає вібрацію, збільшує знос інструменту та впливає на точність деталей. Тому необхідно, щоб технологічна система мала хорошу жорсткість.
(4) Явище сильного холодного зміцнення: завдяки високій хімічній активності титану легко поглинати кисень і азот у повітрі, утворюючи тверду та крихку зовнішню оболонку при високих температурах різання; У той же час пластична деформація в процесі різання також може викликати поверхневе зміцнення. Явище холодного зміцнення не тільки знижує втомну міцність деталей, але й посилює зношування інструменту, що є дуже важливою ознакою при різанні титанових сплавів.
(5) Ріжучі інструменти схильні до зношування: після обробки заготовки штампуванням, куванням, гарячою прокаткою та іншими методами вона утворює тверду та крихку нерівну зовнішню оболонку, яка схильна до поломки леза, що робить різання жорстким шкіра найскладніший процес обробки титанових сплавів. Крім того, завдяки сильній хімічній спорідненості титанового сплаву з інструментальними матеріалами, інструмент схильний до адгезійного зносу в умовах високої температури різання та високої сили різання на одиницю площі. При точінні титанових сплавів іноді знос передньої ріжучої поверхні навіть сильніший, ніж задньої; При швидкості подачі f<0.1 mm/r, wear mainly occurs on the rear cutting surface; When f>{{0}}.2 мм/об, передня поверхня леза буде зношена; При використанні твердосплавних ріжучих інструментів для точного та напівточного точіння доцільніше мати VBmax менше 0,4 мм для зносу задньої ріжучої поверхні.
Під час фрезерування через низьку теплопровідність матеріалів із титанового сплаву та надзвичайно коротку довжину контакту між стружкою та передньою поверхнею різання тепло, що утворюється під час різання, не легко передається, зосереджене в зоні деформації різання та в невеликому діапазоні поблизу ріжуча кромка. Під час обробки на різальній кромці створюватимуться надзвичайно високі температури різання, що значно скоротить термін служби інструменту. Для титанового сплаву Ti6Al4V за допустимих умов міцності інструменту та потужності машини температура різання є ключовим фактором, що впливає на термін служби інструменту, а не величина сили різання.