Quatre raisons pour lesquelles l'alliage de titane est difficile à traiter
July 05, 2024
Les alliages de titane possèdent des caractéristiques telles qu'une forte résistance, une dureté élevée et une faible densité, ce qui les rend largement utilisées dans l'aérospatiale, les vaisseaux marins, les applications biomédicales, etc. Cependant, l'usinage des alliages de titane est difficile pour plusieurs raisons clés:
Quatre raisons principales
Faible conductivité thermique
- Facteur primaire : les alliages de titane ont une très faible conductivité thermique, seulement 1 / 7e de celle de l'acier et 1/16 de l'aluminium.
- Impact : Pendant la coupe, la chaleur générée ne se dissipe pas rapidement à la pièce ou aux jetons, ce qui fait dépasser la température de la zone de coupe au-dessus de 1000 ° C. Cela porte rapidement et jette rapidement le tranchant, formant des bords accumulés et raccourcissant davantage la durée de vie de l'outil.
- Conséquence : des températures élevées endommagent l'intégrité de la surface des parties en alliage de titane, réduisant la précision géométrique et provoquant un durcissement des travaux, ce qui réduit la force de fatigue.
Élasticité élevée
- Avantages et inconvénients : Bien que bénéfique pour les performances partielles, l'élasticité de l'alliage de titane provoque une déformation de la pièce pendant la coupe.
- Impact : La pièce élastique se détourne et rebondit vers l'outil sous la pression de coupe, augmentant la friction plutôt que la coupe de l'action. Cela génère plus de chaleur, exacerbant le mauvais problème de conductivité thermique.
- Pièces à parois minces : Ce problème est plus grave pour les parties à parois minces, qui se déforment plastiquement au-delà de la plage élastique lorsqu'elles sont déviées par l'outil, augmentant la résistance et la dureté du matériau au point de coupe. Les vitesses de coupe prédéfinies deviennent trop élevées, accélérant l'usure des outils.
Réactivité chimique élevée
- Réaction : Le titane réagit chimiquement avec des matériaux d'outils à haute température et pression, formant des bords accumulés qui emportent le revêtement en alliage dur de l'outil lorsqu'il est détaché.
- Conséquence : les outils échouent rapidement, nécessitant des matériaux d'outils spéciaux et des géométries pour résoudre ce problème.
Module élastique bas
- Impact : Les alliages de titane ont un module élastique faible, entraînant une mauvaise rigidité et une forte déformation. Cela conduit à un arrière-dos à ressort important de la surface usinée, environ 2-3 fois celle de l'acier inoxydable, provoquant une usure d'outils sévère en raison de frottements, d'adhésion et de liaison intenses.
Conseils d'usinage pour les alliages de titane
Utilisez des inserts de géométrie de râteau positifs :
- Réduire les forces de coupe, couper la chaleur et la déformation de la pièce.
Maintenir une alimentation constante :
- Évitez le durcissement de la pièce; L'outil doit toujours être à l'état d'alimentation et la profondeur de coupe radiale doit être de 30% du rayon de coupe pendant le fraisage.
Fluide de coupe à haute pression et à haut débit :
- Assurer la stabilité thermique pendant l'usinage pour éviter l'altération de la surface de la pièce et les dommages causés par l'outil en raison de températures élevées.
Continuez à couper les bords tranchants :
- Les outils ennuyeux provoquent l'accumulation de chaleur et l'usure, conduisant à une défaillance des outils.
Machine à l'état le plus doux :
- Les matériaux durcis sont plus difficiles à machine; Le traitement thermique augmente la résistance au matériau et l'usure des outils.
Utilisez un grand rayon de pointe ou du chanfrein :
- Engagez plus de bords de coupe pour réduire la force de coupe et la chaleur individuels, en empêchant les dommages localisés. Lors du broyage des alliages de titane, la vitesse de coupe a le plus grand impact sur la durée de vie de l'outil, suivie d'une profondeur radiale de coupe.
Conception d'outils pour l'usinage en titane
- Outils de gestion de la chaleur :
- Un usinage efficace en titane se concentre sur le contrôle de la chaleur. Le liquide de coupe à haute pression doit être appliqué avec précision et opportune au bord de coupe pour éliminer rapidement la chaleur.
- Les fraises spéciales pour l'usinage en alliage en titane ont des structures uniques pour gérer efficacement les températures élevées générées pendant la coupe.
En optimisant des techniques d'usinage et en utilisant des outils spécialement conçus, l'efficacité et la qualité de l'usinage en alliage de titane peuvent être considérablement améliorées, répondant aux demandes de fabrication moderne de haute précision.
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