Jul 31, 2026

Nadzorne metode za obdelavo konstrukcijskih delov iz titanove zlitine

Pustite sporočilo

Control Methods for Machining Titanium Alloy Structural Parts1

Glavni dejavniki, ki vplivajo na obdelavo šibko togihtitanove zlitinestrukture vključujejo: togost stroja, izbiro rezalnih orodij, procesne parametre in učinkovito hlajenje. Med obdelavo ti dejavniki medsebojno delujejo in vplivajo drug na drugega, kopičenje deformacijskih napak pa lahko povzroči, da obdelani šibko togi deli izstopijo iz tolerance, zaradi česar je težko nadzorovati obdelovalno deformacijo.

1.1 Izbira strojnih orodij
Rigidnost rezalnega-pritrdilnega-sistema obdelovalnega stroja mora biti dobra, razdalja med vsakim delom obdelovalnega stroja mora biti ustrezno nastavljena, radialno bičenje vretena pa minimalno; je bolje uporabiti takšna strojna orodja.

1.2 Izbira rezilnega orodja
Izboljšanje rezalne produktivnosti je predvsem posledica razvoja in uporabe novih vrst materialov rezilnih orodij. V zadnjih nekaj desetletjih so rezalna orodja močno napredovala, vključno s prevlekami iz karbidne trdine, keramiko, kubičnim borovim nitridom in polikristalnim diamantom. Učinkoviti so za obdelavo litega železa, jekla in visoko{2}}temperaturnih zlitin. Vendar pa ni orodja, ki bi lahko izboljšalo obdelovalnost titanovih zlitin, ker morajo imeti materiali rezalnih orodij za titanove zlitine zelo pomembne lastnosti, vključno z: 1) dobro vročo trdoto, da prenesejo visoke obremenitve; 2) dobra toplotna prevodnost za zmanjšanje toplotnih gradientov in toplotnega šoka; 3) dobra kemična inertnost za zmanjšanje nagnjenosti k reakciji s titanom; 4) dobra žilavost in odpornost proti utrujenosti za prilagajanje procesu segmentacije čipov. V skoraj vseh postopkih obdelave titanovih zlitin se šteje, da imajo najboljša orodja iz karbidne trdine iz volframovega karbida (WC/Co). Nekateri testi kažejo, da imajo vsa orodja iz karbidne trdine s premazom višjo stopnjo obrabe kot tista brez premaza. Čeprav se je kakovost sodobnih keramičnih orodij izboljšala in se vse pogosteje uporabljajo za obdelavo-materialov,-za-rezanje, zlasti visoko{13}}zlitin (kot so superzlitine na osnovi niklja), zaradi njihove slabe toplotne prevodnosti, nizke lomne žilavosti in reakcije s titanom niso nadomestila karbida in-hitroreznega jekla. Supertrdi materiali rezalnih orodij (kubični borov nitrid in polikristalni diamant) imajo nizko stopnjo obrabe pri obdelavi titanovih zlitin, kar kaže na dobro zmogljivost.

1.3 Rezalna tekočina
Titanove zlitine imajo prednosti, kot so visoka trdnost, odpornost proti oksidaciji in odpornost na visoke-temperature. Čeprav izpolnjujejo zahteve za visoko-zmogljivo uporabo, predstavljajo tudi številne izzive za obdelavo rezanja. Pri rezanju titanovih zlitin je treba za znižanje temperature rezanja v območje rezanja vliti veliko količino hladilne -rezalne tekočine, ki odvaja toploto z rezalnega roba in odplakne ostružke ter tako zmanjša rezalno silo. Zato so zahteve za rezalno tekočino visoka toplotna prevodnost, velika toplotna kapaciteta, hiter pretok in velik pretok. Najboljši način hlajenja je visokotlačno-hlajenje s hitrostjo pretoka rezalne tekočine najmanj 15–20 L/min. Običajno uporabljene rezalne tekočine so na splošno treh vrst: vodne ali alkalne raztopine, v vodi-temeljene oljne raztopine in ne-v vodi-topne oljne raztopine.

2. Težave pri obdelavi strukturnih komponent iz titanove zlitine

2.1 Visoka temperatura rezanja
Ker ima titanova zlitina nizko toplotno prevodnost (približno 1/3 do 1/6 jekla), se med obdelavo zlahka pojavijo visoke temperature rezanja. Pod enakimi pogoji je rezalna toplota, ustvarjena pri obdelavi titanovih zlitin, več kot dvakrat večja od toplote, ustvarjene pri obdelavi istega jekla, toploto, ustvarjeno med obdelavo, pa je težko razpršiti skozi obdelovanec. Titanova zlitina ima nizko specifično toplotno kapaciteto, zato lokalne temperature med obdelavo hitro narastejo, kar lahko zlahka povzroči, da postane temperatura konice orodja pretirano visoka, kar povzroči močno obrabo orodja in celo opekline.

2.2 Visoka odpornost na rezanje
Rezalna sila pri obdelavi titanovih zlitin je približno enaka tisti pri rezanju jekla, zato je poraba energije med obdelavo enaka ali nekoliko manjša kot pri jeklu. Vendar pa je pri obdelavi titanovih zlitin napetost v bližini glavnega rezalnega roba zelo visoka. To je lahko zato, ker je površina stika z ostružki na prednji strani pri rezanju titanovih zlitin običajno zelo majhna (približno 1/3 tega pri rezanju jekla pod enakimi pogoji). Večja rezalna obremenitev lahko povzroči, da obdelovanec popusti med obdelavo, kar povzroči nedoslednosti v dimenzijah obdelanega obdelovanca.

2.3 Vibracije v šibko togih konstrukcijah
Vibracije so pomembna težava, ki jo je treba premagati pri obdelavi delov iz titanove zlitine s šibko togostjo, zlasti med končno obdelavo. Zelo nizek modul elastičnosti titanove zlitine je glavni vzrok za vibracije med rezanjem. Pod rezalnimi silami je deformacija titanove zlitine dvakrat večja od deformacije ogljikovega jekla. Odboj med robom orodja in obdelano površino povzroča trenje, ki ustvarja vibracije, ter visoke rezalne temperature. Zelo visoke dinamične rezalne sile pri obdelavi titanovih zlitin delno povzročajo vibracije, njihove vrednosti pa lahko presegajo 30 % statične sile. To je posledica postopka plastičnega striženja pri oblikovanju odrezkov iz titanove zlitine. Zaradi rezalnih vibracij je kakovost površine rezkanih obdelovancev iz titanove zlitine težko izpolnjevati zahteve glede natančnosti.

 

 

 

Pošlji povpraševanje