Tại sao chúng ta nghĩ hợp kim titan là một vật liệu khó gia công? Bởi vì chưa hiểu biết sâu sắc về cơ chế, hiện tượng xử lý của nó.
1. Hiện tượng vật lý của gia công titan
Lực cắt của gia công hợp kim titan chỉ cao hơn một chút so với thép có cùng độ cứng, nhưng hiện tượng vật lý khi gia công hợp kim titan phức tạp hơn nhiều so với gia công thép, khiến việc gia công hợp kim titan gặp khó khăn lớn.
Độ dẫn nhiệt của hầu hết các hợp kim titan đều rất thấp, chỉ bằng 1/7 thép và 1/16 nhôm. Do đó, nhiệt sinh ra trong quá trình cắt hợp kim titan sẽ không nhanh chóng được truyền sang phôi hoặc bị phoi lấy đi mà sẽ tích tụ trong khu vực cắt và nhiệt độ sinh ra có thể lên tới 1000 ° C, gây ra hiện tượng lưỡi cắt của dụng cụ bị mòn, nứt và chết nhanh chóng. Sự tích tụ cạnh, sự xuất hiện nhanh chóng của các cạnh bị mòn, từ đó tạo ra nhiều nhiệt hơn trong vùng cắt, làm giảm tuổi thọ dụng cụ hơn nữa.
Nhiệt độ cao tạo ra trong quá trình cắt cũng phá hủy tính toàn vẹn bề mặt của các bộ phận hợp kim titan, dẫn đến giảm độ chính xác hình học của bộ phận và hiện tượng đông cứng làm giảm nghiêm trọng độ bền mỏi của nó.
Độ đàn hồi của hợp kim titan có thể có lợi cho hiệu suất của bộ phận, nhưng trong quá trình cắt, biến dạng đàn hồi của phôi là nguyên nhân quan trọng gây ra rung động. Áp lực cắt làm cho phôi “đàn hồi” rời khỏi dụng cụ và bật lại, do đó ma sát giữa dụng cụ và phôi lớn hơn tác động cắt. Quá trình ma sát cũng tạo ra nhiệt, làm trầm trọng thêm vấn đề dẫn nhiệt kém của hợp kim titan.
Vấn đề này càng nghiêm trọng hơn khi gia công các chi tiết có thành mỏng hoặc dạng vòng, dễ bị biến dạng. Việc xử lý các bộ phận có thành mỏng bằng hợp kim titan đạt được độ chính xác về kích thước mong đợi không phải là một nhiệm vụ dễ dàng. Bởi vì khi vật liệu phôi bị dụng cụ đẩy ra xa, biến dạng cục bộ của thành mỏng đã vượt quá phạm vi đàn hồi tạo ra biến dạng dẻo, độ bền và độ cứng của vật liệu tại điểm cắt tăng lên đáng kể. Tại thời điểm này, việc gia công ở tốc độ cắt được xác định ban đầu trở nên quá cao, điều này càng dẫn đến sự mài mòn mạnh của dụng cụ.
“Nhiệt” chính là “thủ phạm” gây khó khăn cho việc gia công hợp kim titan!
2. Bí quyết công nghệ gia công hợp kim titan
Trên cơ sở hiểu biết về cơ chế xử lý hợp kim titan, cùng với kinh nghiệm trong quá khứ, bí quyết xử lý hợp kim titan chính như sau:
(1) Mảnh dao có dạng hình học góc dương giúp giảm lực cắt, nhiệt cắt và biến dạng của phôi.
(2) Giữ nguyên lượng cấp liệu liên tục để tránh phôi bị cứng. Dụng cụ phải luôn ở trạng thái nạp liệu trong quá trình cắt. Lượng cắt hướng tâm ae phải bằng 30% bán kính trong quá trình phay.
(3) Chất lỏng cắt áp suất cao và dòng chảy lớn được sử dụng để đảm bảo độ ổn định nhiệt của quá trình gia công và ngăn ngừa bề mặt phôi bị thoái hóa và hư hỏng dụng cụ do nhiệt độ quá cao.
(4) Giữ cho lưỡi cắt luôn sắc bén, dao cùn là nguyên nhân gây tích tụ nhiệt và mài mòn, dễ dẫn đến hỏng dao.
(5) Gia công hợp kim titan ở trạng thái mềm nhất có thể, vì vật liệu trở nên khó xử lý hơn sau khi đông cứng, xử lý nhiệt giúp cải thiện độ bền của vật liệu và tăng độ mòn của lưỡi dao.
(6) Sử dụng bán kính mũi lớn hoặc vát cạnh để cắt càng nhiều càng tốt vào lưỡi cắt. Điều này có thể làm giảm lực cắt và nhiệt tại mỗi 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 vc, tiếp theo là lượng cắt hướng tâm (độ sâu phay) ae.
Công cụ CNC Xinfa có đặc điểm là chất lượng tốt và giá thành thấp. Để biết chi tiết, vui lòng truy cập:
Các nhà sản xuất công cụ CNC – Nhà máy và nhà cung cấp công cụ CNC Trung Quốc (xinfatools.com)
3. Giải quyết vấn đề gia công titan bắt đầu từ lưỡi dao
Sự mài mòn của rãnh lưỡi xảy ra trong quá trình gia công hợp kim titan là sự mài mòn cục bộ của mặt sau và mặt trước dọc theo độ sâu của hướng cắt, thường do lớp cứng còn sót lại do quá trình xử lý trước đó gây ra. Phản ứng hóa học và khuếch tán giữa dụng cụ và vật liệu phôi ở nhiệt độ gia công vượt quá 800°C cũng là một trong những nguyên nhân hình thành mòn rãnh. Bởi vì trong quá trình xử lý, 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 lưỡi dao tích hợp bong ra khỏi lưỡi cắt, nó sẽ lấy đi lớp phủ cacbua của hạt dao, vì vậy việc gia công bằng titan đòi hỏi hình học và vật liệu hạt dao đặc biệt.
4. Cấu trúc dụng 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 một cách kịp thời và chính xác để loại bỏ nhiệt nhanh chóng. Có những cấu trúc độc đáo của dao phay được sử dụng đặc biệt để gia công hợp kim titan trên thị trường.
Thời gian đăng: 09-08-2023
