Ligas de titâniotem muitas vantagens. Por exemplo: alta resistência à corrosão, baixa densidade e alta resistência, propriedades não{1}}magnéticas, biocompatibilidade e resistência a altas-temperaturas. No entanto, as ligas de titânio são difíceis de usinar e requerem ferramentas de corte especiais. Este artigo discutirá as razões pelas quais as ligas de titânio são difíceis de usinar e as contramedidas que podem ser tomadas.
1. Razões pelas quais as ligas de titânio são difíceis de usinar
Primeiro, concentração de calor
A maioria das ligas de titânio tem condutividade térmica muito baixa-apenas 1/7 da do aço, 1/16 da do alumínio e 1/25 da do cobre. Como resultado, o calor gerado durante a usinagem de ligas de titânio não é rapidamente transferido para a peça ou levado pelos cavacos, mas concentra-se na zona de corte.
As temperaturas na aresta de corte podem atingir até 1.000 graus, causando desgaste rápido e rachaduras na aresta de corte da ferramenta, levando ao acúmulo de cavacos e encurtando a vida útil da ferramenta.
As altas temperaturas geradas durante o corte também comprometem a integridade superficial das peças de liga de titânio, resultando em redução da precisão geométrica e do endurecimento por trabalho, o que reduz severamente sua resistência à fadiga.
Em segundo lugar, deformação elástica
O módulo elástico das ligas de titânio não é muito alto; por exemplo, o módulo de elasticidade do TC4 é de apenas 110 GPa, enquanto o do aço 45 é de 210 GPa, e o dos aços inoxidáveis como 303, 304 e 316 também é de cerca de 200 GPa. Portanto, é provável que ocorra deformação elástica durante a usinagem de ligas de titânio.
Esse problema é ainda mais grave ao usinar peças com paredes-finas ou em formato de anel-. Não é fácil usinar peças de liga de titânio com paredes-finas com a precisão dimensional desejada. Isso ocorre porque quando o material da peça é empurrado pela ferramenta de corte, a deformação local nas áreas-de paredes finas excede o limite elástico, resultando em deformação plástica, o que aumenta significativamente a resistência e a dureza do material no ponto de corte.
A pressão de corte faz com que a peça "elástica" se afaste da ferramenta e se recupere, resultando em atrito entre a ferramenta e a peça que excede a força de corte. Este atrito gera calor, o que agrava o problema da baixa condutividade térmica das ligas de titânio.
Terceiro, as ligas de titânio têm alta afinidade, levando à formação de cavacos longos e contínuos durante o torneamento e a furação. Esses chips podem envolver a ferramenta e prejudicar seu funcionamento. A profundidade de corte excessiva pode resultar em travamento da ferramenta, queima da ferramenta e quebra da ferramenta.
É claro que esta alta afinidade também é bastante útil em outras aplicações; por exemplo, em bombas de íons, onde o titânio é usado para placas catódicas. Quando átomos de titânio são pulverizados na parede do tubo anódico, eles adsorvem gás, criando assim um vácuo ultra-alto.
Quarto, vibração
Embora a elasticidade das ligas de titânio possa beneficiar o desempenho da peça, durante o processo de corte, a deformação elástica da peça é uma das principais causas de vibração.
A vibração gerada na usinagem de ligas de titânio é aproximadamente 10 vezes maior que a do aço. Como o calor de corte está concentrado na zona de corte, isso produz cavacos serrilhados e leva a flutuações na potência de corte.
2. Contramedidas para a difícil usinabilidade de ligas de titânio
Primeiro, resfriamento
O refrigerante pode ser usado para reduzir as altas temperaturas geradas durante o processo de corte. Normalmente, refrigerantes à base de óleo não-solúveis-são usados para corte e cisalhamento de baixa-velocidade e carga{4}}pesada, enquanto refrigerantes de corte solúveis são usados para corte ou cisalhamento em alta-velocidade.
Além disso, métodos de corte criogênico podem ser empregados, usando nitrogênio líquido (-180 graus) ou CO₂ líquido (-76 graus) como fluido de corte para diminuir a temperatura na zona de corte. Este método pode reduzir a força de corte principal em 20% e diminuir a temperatura de corte em mais de 300 graus. Ao mesmo tempo, a aresta postiça desaparece, a qualidade da superfície usinada melhora e a vida útil da ferramenta aumenta em um fator de 2 a 3.
Segundo, selecionando as ferramentas de corte corretas
A escolha das ferramentas de corte corretas pode gerar melhorias significativas.
Como o calor deve ser dissipado através da aresta de corte e do refrigerante-e não através do cavaco, como é o caso do aço-uma pequena porção da aresta de corte deve suportar tensões térmicas e mecânicas extremamente altas. Usar uma aresta de corte afiada reduz as forças de corte.
Além disso, a pressão de corte pode ser reduzida usando pastilhas retificadas com ranhuras polidas e ângulos de saída elevados e positivos.
Se necessário, ferramentas revestidas também podem ser usadas para resistir à adesão à liga e quebrar cavacos longos, minimizando assim o atrito durante o escoamento dos cavacos-tudo isso ajuda a evitar a geração de calor durante a usinagem.
Terceiro, mantenha uma taxa de alimentação constante ou aumente a taxa de alimentação
O titânio tem tendência ao endurecimento por trabalho-ou seja, fica mais duro à medida que é usinado, o que leva ao aumento do desgaste da ferramenta. Uma taxa de avanço constante garante que o endurecimento por trabalho seja mantido no mínimo.
Claro, se a máquina permitir, a taxa de avanço pode ser aumentada. Isso significa que a ferramenta passa menos tempo em uma área específica, deixando menos tempo para acúmulo de calor e endurecimento por trabalho.
Quarto, reduza a velocidade de corte
Por exemplo, use um{0}}terço ou menos da velocidade de corte usada no aço para controlar a geração de calor.
Quinto, mude as ferramentas de acordo com o processo
Ferramentas com revestimentos de cerâmica, carboneto de titânio e nitreto de titânio usadas para usinagem de ligas de titânio terão uma vida útil mais curta.
E--e-mail:garychen3215@hotmail.com
Endereço: No.35, Baoti Rd, cidade de Baoji, província de Shaanxi, China
Contato: Sr. Gary Chen
Telefone: +86-917-8883215
Celular/WhatsApp: +86 13092900605
