Miks me arvame, et titaanisulam on raskesti töödeldav materjal? Selle töötlemismehhanismi ja nähtuse sügava mõistmise puudumise tõttu.
01
"Kuumus" on titaanisulamite töötlemise raskuste "süüdlane".
Titaanisulami töötlemise lõikejõud on vaid veidi suurem kui sama kõvadusega terasel, kuid titaanisulami töötlemise füüsikaline nähtus on palju keerulisem kui terase töötlemisel, mistõttu on titaanisulami töötlemisel suuri raskusi.
Enamiku titaanisulamite soojusjuhtivus on väga madal, ainult 1/7 terasest ja 1/16 alumiiniumist. Seetõttu ei kandu titaanisulami lõikamisel tekkiv soojus kiiresti töödeldavale detailile ega eemaldata laastudega, vaid koguneb lõikepiirkonda ja tekkiv temperatuur võib ulatuda 1000 kraadini C, põhjustades tööriista lõikeserv kiiresti kuluma, pragunema ja surema. Kogunenud servade kogunemine, kulunud servade kiire ilmumine tekitab omakorda lõiketsoonis rohkem soojust, lühendades veelgi tööriista eluiga.
Lõikeprotsessi käigus tekkiv kõrge temperatuur hävitab ka titaanisulamist detailide pinna terviklikkuse, mille tulemuseks on detaili geomeetrilise täpsuse vähenemine ja töökõvenemise nähtus, mis vähendab tõsiselt selle väsimustugevust.
Titaanisulamite elastsus võib olla kasulik osade toimivusele, kuid lõikamise ajal on tooriku elastne deformatsioon oluline vibratsiooni põhjus. Lõikesurve põhjustab "elastse" tooriku tööriistast lahkumise ja tagasilöögi, nii et tööriista ja tooriku vaheline hõõrdumine on suurem kui lõiketegevus. Hõõrdeprotsess tekitab ka soojust, mis süvendab titaanisulamite halva soojusjuhtivuse probleemi.
See probleem on veelgi tõsisem õhukeseseinaliste või rõngakujuliste osade töötlemisel, mis kergesti deformeeruvad. Titaanisulamist õhukeseseinaliste detailide eeldatava mõõtmete täpsusega töötlemine pole lihtne ülesanne. Sest kui tooriku materjal lükatakse tööriistaga eemale, on õhukese seina lokaalne deformatsioon ületanud plastilise deformatsiooni tekitamiseks elastse vahemiku ning materjali tugevus ja kõvadus lõikepunktis suurenevad märkimisväärselt. Sel ajal muutub töötlemine algselt määratud lõikekiirusel liiga suureks, mis toob kaasa tööriista järsu kulumise.
02
Protsessi oskusteave titaanisulamite töötlemiseks
Titaanisulamite töötlemismehhanismi mõistmise ja varasemate kogemuste põhjal on titaanisulamite töötlemise protsesside põhiteave järgmine:
(1) Positiivse nurga geomeetriaga sisestused lõikejõu, lõikekuumuse ja tooriku deformatsiooni vähendamiseks.
(2) Hoidke pidevat etteannet, et vältida töödeldava detaili kõvenemist. Tööriist peab lõikeprotsessi ajal alati olema etteandeolekus. Radiaalne lõikekogus ae peaks freesimise ajal olema 30 protsenti raadiusest.
(3) Kõrgsurve ja suure vooluga lõikevedelikku kasutatakse töötlemisprotsessi termilise stabiilsuse tagamiseks ning tooriku pinna degeneratsiooni ja tööriista kahjustamise vältimiseks ülemäärasest temperatuurist.
(4) Hoidke tera lõikeserv terav, nürid noad põhjustavad kuumuse kogunemist ja kulumist, mis võib kergesti põhjustada nugade rikke.
(5) Töötlemine titaanisulami võimalikult pehmes olekus, kuna materjali on pärast kõvenemist raskem töödelda, kuumtöötlus parandab materjali tugevust ja suurendab tera kulumist.
(6) Kasutage suurt nina raadiust või faasi, et võimalikult palju lõikeserva lõigata. See võib vähendada lõikejõudu ja kuumust igas punktis ning vältida kohalikku purunemist. Titaanisulamite freesimisel on lõikeparameetrite hulgas lõikekiirusel suurim mõju tööriista elueale vc, millele järgneb radiaalne lõikekogus (freesimissügavus) ae.
03
Alustades terast, et lahendada titaani töötlemise probleem
Titaanisulami töötlemisel tekkiv tera soone kulumine on tagumise ja esiosa lokaalne kulumine lõikesügavuse suunas, mille põhjuseks on sageli eelmisest töötlemisest jäänud kõvastunud kiht. Keemiline reaktsioon ja difusioon tööriista ja tooriku materjali vahel töötlemistemperatuuril üle 800 kraadi on samuti üheks soone kulumise põhjuseks.
Kuna töötlemise käigus kogunevad tooriku titaanmolekulid tera esiosasse ning need "keevitatakse" tera külge kõrge rõhu ja kõrge temperatuuri all, moodustades ülesehitatud serva. Kui ülesehitatud serv koorub lõikeserva küljest lahti, eemaldab see sisetüki karbiidkatte, mistõttu on titaani töötlemiseks vaja spetsiaalseid sisetüki materjale ja geomeetriat.
04
Tööriistakonstruktsioonid titaani töötlemiseks
Titaanisulami töötlemisel keskendutakse kuumusele. Kuumuse kiireks eemaldamiseks tuleb lõikeservale õigeaegselt ja täpselt pihustada suur kogus kõrgsurvelõikevedelikku. Turul on spetsiaalselt titaanisulami töötlemiseks kasutatavate freeside konstruktsioonid.
