Tecnología de corte y mecanizado de materiales de aleación de titanio

Los materiales de aleación de titanio se utilizan ampliamente en el campo aeroespacial debido a sus excelentes propiedades, como alta resistencia específica, baja densidad, resistencia a la corrosión y resistencia a altas temperaturas. Sin embargo, debido a las características de la aleación de titanio, como una pequeña conductividad térmica, un bajo módulo de elasticidad y una gran actividad química, hace que los materiales de aleación de titanio en el procesamiento de la temperatura de corte sean altos, el desgaste de la herramienta sea grave, etc., lo que afecta el mecanizado. eficiencia de la aleación de titanio, por lo que cómo mejorar la eficiencia de corte de la aleación de titanio siempre ha sido la necesidad urgente de resolver el problema en la industria aeroespacial.

1 Características del material de aleación de titanio y rendimiento de procesamiento.

(1) alta resistencia específica: la densidad de la aleación de titanio es pequeña, de alta resistencia, su resistencia es mayor que la resistencia del acero.

(2) mala conductividad térmica: conductividad térmica de la aleación de titanio, el coeficiente de conductividad térmica es pequeño, es difícil transferir calor desde la zona de la viruta, lo que resulta en temperaturas más altas del filo de la herramienta, el cuchillo tiene un fuerte efecto abrasivo, lo que reduce la durabilidad de la herramienta.

(3) propiedades químicas activas: aleación de titanio a altas temperaturas, y el aire en el O, N, H y otros elementos de la reacción química para formar una capa de endurecimiento, por lo que el corte y las dificultades de mecanizado; al mismo tiempo, la aleación de titanio en el procesamiento del material de la herramienta es fácil de producir y afinidad, la aparición de fenómenos de adhesión y difusión, lo que resulta en un desgaste acelerado de la herramienta.

(4) Módulo de elasticidad pequeño: la pieza de trabajo rebota durante el proceso de corte, lo que provoca fácilmente el desgaste de la cara posterior de la herramienta y la deformación de la pieza de trabajo.

(5) resistencia a la corrosión: por debajo de 550 grados, la superficie de aleación de titanio es fácil de formar una película de óxido densa, por lo que no es fácil que se oxide aún más, la atmósfera, el agua de mar, el vapor y algunos medios ácidos, alcalinos y salinos tienen una alta resistencia a la corrosión. [1].

2 Principios básicos del corte del procesamiento de materiales de aleación de titanio.

En el proceso de mecanizado, el material de la herramienta seleccionado, la geometría de la herramienta y los parámetros de corte afectarán la eficiencia y la economía del corte y procesamiento de aleaciones de titanio; los principios de procesamiento son los siguientes.

2.1 Material de la herramienta

El material de la herramienta es un factor importante que afecta el proceso de corte, por lo que, en la medida de lo posible, elija la dureza de materiales de herramienta buenos y resistentes al desgaste, como herramientas de carburo, herramientas recubiertas y herramientas de acero de alta velocidad, etc., Fig. 1 para las herramientas de carburo y herramientas recubiertas.

2.2 Ángulo de geometría de herramienta

Al cortar materiales difíciles de mecanizar, el ángulo apropiado de la geometría de la herramienta ayuda a aprovechar al máximo el rendimiento de corte de la herramienta y a mejorar la eficiencia del corte. Hay tres zonas de deformación al cortar una aleación de titanio, como se muestra en la Figura.

(1) Zona de deformación básica I: gran deformación, fuerza de corte y calor de corte principalmente de esta región. Al mantener el filo afilado y la punta de la transición del arco de la cuchilla, etc., el coeficiente de fricción y la temperatura de corte durante el mecanizado de aleaciones de titanio se reducen para evitar que se peguen y se salten virutas.

(2) Zona de fricción y deformación II entre viruta y cara frontal: incide directamente en el desgaste de la cara frontal de la herramienta. Al elegir un ángulo frontal más pequeño para aumentar la longitud de la viruta y la cara frontal de la herramienta, se reduce el desgaste de la cara frontal de la herramienta.

(3) La superficie de la pieza de trabajo ha sido mecanizada y la zona de deformación del desgaste de la cara posterior III: un mayor impacto en el endurecimiento por trabajo y el desgaste de la cara posterior de la herramienta. Seleccionando un ángulo posterior mayor para reducir la fricción entre la cara posterior de la herramienta y la superficie mecanizada.

2.3 Parámetros de corte

Velocidad de corte en la vida útil de la herramienta Grande, cuanto mayor sea la velocidad de corte, mayor será la temperatura del filo, así que elija el corte a baja velocidad; al mismo tiempo, la profundidad de corte tiene un menor impacto en la vida útil de la herramienta, por lo que en las piezas y máquinas herramienta la rigidez permite las condiciones, el uso de una mayor profundidad de corte.

2.4 Refrigerante

El calor de la hoja se puede eliminar y eliminar las virutas, reducir la temperatura de corte, mejorar efectivamente la productividad y mejorar la calidad de la superficie de las piezas procesadas. El fluido de corte general tiene tres categorías, a saber, agua o solución acuosa alcalina, solución de aceite soluble a base de agua y solución de aceite no soluble en agua [2].

3 Proceso de corte de material de aleación de titanio.

3.1 Girando

Al tornear aleación de titanio es fácil obtener una buena rugosidad de la superficie, el endurecimiento por trabajo no es grave, pero la temperatura de corte es alta y el desgaste de la herramienta es rápido. Para estas características del torneado de aleaciones de titanio se debe prestar atención al problema: (1) los parámetros de torneado intentan elegir corte a baja velocidad y gran profundidad de corte. Para desbaste, velocidad de corte 45 ~ 70 m/min, avance 0.10 ~ 0.15 mm/r; para acabado, velocidad de corte 80 ~ 100 m/min, avance 0,05 ~ 0,10 mm/r. (2) La fuerza de sujeción de acabado no debe ser demasiado grande, reduce la deformación de las piezas procesadas. (3) Después del mecanizado, el contorno de la pieza debe volver a mecanizarse según la ruta del último recorrido de la herramienta para eliminar la deformación de la pieza provocada por la fuerza de corte y dejar paso a la herramienta.

3.2 Fresado

El fresado de aleaciones de titanio es más difícil que el torneado, porque el fresado es un corte intermitente y las virutas son fáciles de unir al filo, formando astillas, lo que reduce en gran medida la durabilidad de la herramienta. Para estas características del fresado de aleaciones de titanio se debe prestar atención a las siguientes cuestiones: (1) generalmente utilice el fresado suave, fresado suave cuando la profundidad de corte es de grande a pequeña, la viruta de gruesa a delgada y siempre el lado delgado de la lado de la parte posterior para dejar los dientes, el chip es fácil de romper, mejora la vida útil de la herramienta. (2) El desbaste tiene un pequeño impacto en la calidad del mecanizado y se debe elegir una gran profundidad de corte, un avance pequeño y una velocidad baja; El acabado debe reducir la deformación del mecanizado, mejorar la calidad de la superficie y utilizar una velocidad más alta y una profundidad de corte pequeña. (3) Después del mecanizado de la aleación de titanio, se formará una capa endurecida de 0.1 ~ 0.2 mm en la superficie mecanizada, por lo que la profundidad de corte secundaria debe ser mayor que {{7 }}.2 mm; El margen unilateral de reserva de desbaste debe ser mayor que 0.2 mm.

4. Conclusión

El documento combina algunos de los resultados de la investigación actual y la experiencia en el proceso de producción, principalmente de las propiedades del material de aleación de titanio, las herramientas de corte, los parámetros de corte y el refrigerante y otros aspectos de la elaboración, y resume el torneado de la aleación de titanio, a lo que generalmente se debe prestar atención al fresado. los problemas y las medidas de proceso tomadas, y espero que los pares puedan desempeñar un cierto papel de referencia.