เหตุใดไทเทเนียมจึงทำเครื่องจักรได้ยาก?

คุณลักษณะสี่ประการของโลหะผสมไททาเนียม ได้แก่ ค่าการนำความร้อนต่ำ การแข็งตัวของงานที่รุนแรง ความสัมพันธ์กับเครื่องมือตัดสูง และการเสียรูปพลาสติกเล็กน้อย ล้วนเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้โลหะผสมไททาเนียมแปรรูปได้ยาก ดัชนีการตัดมีค่าเท่ากับ 20% ของเหล็กตัดอิสระเท่านั้น

การนำความร้อนต่ำ

ค่าการนำความร้อนของโลหะผสมไททาเนียมมีค่าประมาณ 16% ของเหล็ก 45# เท่านั้น ความร้อนไม่สามารถดำเนินการได้ทันเวลาในระหว่างการประมวลผล ทำให้เกิดอุณหภูมิสูงเฉพาะจุดบนคมตัด (อุณหภูมิปลายเครื่องมือในระหว่างการประมวลผลมากกว่าสองเท่าของเหล็ก 45#) ซึ่งอาจทำให้เกิดการสึกหรอของการแพร่กระจายของเครื่องมือได้ง่าย

การแข็งตัวของงานอย่างรุนแรง

ปรากฏการณ์การแข็งตัวของโลหะผสมไททาเนียมนั้นชัดเจน และชั้นการชุบแข็งพื้นผิวนั้นรุนแรงกว่าเหล็กกล้าไร้สนิม ซึ่งจะทำให้เกิดปัญหาในการประมวลผลในภายหลัง เช่น เพิ่มความเสียหายให้กับขอบเขตของเครื่องมือ

ความสัมพันธ์สูงกับมีด

การยึดเกาะอย่างรุนแรงกับคาร์ไบด์ที่มีไทเทเนียม

การเสียรูปพลาสติกขนาดเล็ก

มีค่าประมาณ 1/2 ของโมดูลัสยืดหยุ่นของเหล็ก 45 ดังนั้นการคืนตัวแบบยืดหยุ่นจึงมีมากและแรงเสียดทานจะรุนแรง ในขณะเดียวกัน ชิ้นงานก็มีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปจากการหนีบเช่นกัน

ความรู้ด้านกระบวนการสำหรับการแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียม

บนพื้นฐานของความเข้าใจกลไกการประมวลผลของโลหะผสมไทเทเนียมและเพิ่มประสบการณ์ที่ผ่านมา ความรู้กระบวนการหลักในการแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียมมีดังนี้:

(1) ใช้เม็ดมีดที่มีรูปทรงมุมบวกเพื่อลดแรงตัด ความร้อนในการตัด และการเสียรูปของชิ้นงาน

(2) รักษาอัตราป้อนให้คงที่เพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้ชิ้นงานแข็งตัว เครื่องมือจะต้องอยู่ในสถานะป้อนเสมอในระหว่างกระบวนการตัด จำนวนหน้าสัมผัสของเครื่องมือในแนวรัศมี ae ระหว่างการกัดควรเท่ากับ 30% ของรัศมี

(3) ใช้น้ำมันตัดแรงดันสูงและการไหลสูงเพื่อให้มั่นใจถึงเสถียรภาพทางความร้อนของกระบวนการตัดเฉือน และป้องกันการเสื่อมสภาพของพื้นผิวชิ้นงานและความเสียหายของเครื่องมือที่เกิดจากอุณหภูมิที่มากเกินไป

(4) รักษาขอบใบมีดให้คม เครื่องมือทื่อเป็นสาเหตุของการสะสมความร้อนและการสึกหรอ ซึ่งอาจทำให้เครื่องมือเสียหายได้ง่าย

(5) แปรรูปโลหะผสมไททาเนียมในสภาวะที่อ่อนที่สุดเท่าที่จะทำได้ เนื่องจากวัสดุจะยากต่อการแปรรูปหลังจากการชุบแข็ง และการอบชุบด้วยความร้อนจะเพิ่มความแข็งแรงของวัสดุและเพิ่มการสึกหรอของใบมีด

(6) ใช้รัศมีส่วนโค้งของปลายเครื่องมือขนาดใหญ่หรือการลบมุมเพื่อตัดเข้าไปในคมตัดให้ได้มากที่สุด ซึ่งจะช่วยลดแรงตัดและความร้อนทุกจุดและป้องกันการแตกหักเฉพาะจุด เมื่อทำการกัดไททาเนียมอัลลอยด์ ในบรรดาพารามิเตอร์การตัด ความเร็วตัดจะส่งผลต่ออายุการใช้งานเครื่องมือมากที่สุด ตามมาด้วยหน้าสัมผัสของเครื่องมือในแนวรัศมี (ความลึกของการกัด)

เริ่มต้นด้วยใบมีดเพื่อแก้ไขปัญหาการประมวลผลไทเทเนียม

การสึกหรอของร่องของใบมีดที่เกิดขึ้นเมื่อตัดเฉือนโลหะผสมไททาเนียมคือการสึกหรอเฉพาะที่ด้านหลังและด้านหน้าตามทิศทางความลึกของการตัด มักเกิดจากชั้นแข็งที่เหลือจากการประมวลผลครั้งก่อน ปฏิกิริยาทางเคมีและการแพร่กระจายระหว่างเครื่องมือกับวัสดุชิ้นงานที่อุณหภูมิการประมวลผลเกิน 800 องศา ก็เป็นสาเหตุหนึ่งของการสึกหรอของร่องเช่นกัน เนื่องจากในระหว่างกระบวนการตัดเฉือน โมเลกุลไทเทเนียมของชิ้นงานจะสะสมอยู่ด้านหน้าใบมีด และถูก "เชื่อม" กับใบมีดภายใต้แรงดันสูงและอุณหภูมิสูง ทำให้เกิดเป็นขอบที่สะสมอยู่ เมื่อคมตัดที่สะสมหลุดออกจากคมตัด จะมีการเคลือบผิวคาร์ไบด์ของเม็ดมีดด้วย ดังนั้นการตัดเฉือนไทเทเนียมจึงต้องใช้วัสดุและรูปทรงพิเศษของเม็ดมีด

โครงสร้างเครื่องมือเหมาะสำหรับการกลึงไทเทเนียม

จุดเน้นของการประมวลผลโลหะผสมไทเทเนียมคือความร้อน ต้องฉีดน้ำหล่อเย็นแรงดันสูงจำนวนมากที่คมตัดทันทีและแม่นยำเพื่อขจัดความร้อนได้อย่างรวดเร็ว มีโครงสร้างที่เป็นเอกลักษณ์ของหัวกัดในท้องตลาดโดยเฉพาะสำหรับการแปรรูปโลหะผสมไทเทเนียม

เริ่มต้นด้วยวิธีการประมวลผลทางกลเฉพาะ

การหมุน

เมื่อทำการกลึงผลิตภัณฑ์โลหะผสมไทเทเนียม มันง่ายที่จะได้ความหยาบผิวที่ดีขึ้น และการชุบแข็งงานไม่รุนแรง แต่อุณหภูมิในการตัดสูงและเครื่องมือสึกหรอเร็ว เพื่อตอบสนองต่อคุณลักษณะเหล่านี้ มาตรการต่อไปนี้จึงถูกนำมาใช้ในแง่ของเครื่องมือและพารามิเตอร์การตัดเป็นหลัก:

วัสดุเครื่องมือ: YG6, YG8, YG10HT ถูกเลือกตามเงื่อนไขที่มีอยู่ของโรงงาน

พารามิเตอร์ทางเรขาคณิตของเครื่องมือ: มุมด้านหน้าและด้านหลังของเครื่องมือที่เหมาะสม และการปัดเศษปลายเครื่องมือ

ความเร็วตัดต่ำ อัตราป้อนปานกลาง ความลึกของการตัดลึกขึ้น การระบายความร้อนที่เพียงพอ เมื่อหมุนวงกลมด้านนอก ปลายเครื่องมือจะต้องไม่สูงกว่าจุดศูนย์กลางของชิ้นงาน ไม่เช่นนั้นจะผูกเครื่องมือได้ง่าย เมื่อทำการกลึงและกลึงชิ้นส่วนที่มีผนังบางเสร็จแล้ว การโก่งตัวหลักของเครื่องมือ มุมควรมีขนาดใหญ่ โดยทั่วไปคือ 75 ถึง 90 องศา

การโม่

การกัดผลิตภัณฑ์โลหะผสมไทเทเนียมทำได้ยากกว่าการกลึง เนื่องจากการกัดเป็นการตัดเป็นระยะๆ และเศษจะติดเข้ากับใบมีดได้ง่าย เมื่อฟันที่ติดเศษตัดตัดเข้าไปในชิ้นงานอีกครั้ง เศษจะหลุดออกและเอาวัสดุเครื่องมือชิ้นเล็กๆ ออกไป เกิดเป็นใบมีดบิ่นจะลดความทนทานของเครื่องมือลงอย่างมาก

วิธีการกัด: โดยทั่วไปจะใช้การกัดแบบดาวน์

วัสดุเครื่องมือ: เหล็กความเร็วสูง M42

โดยทั่วไปแล้ว การกัดแบบดาวน์ไม่ได้ใช้ในการแปรรูปโลหะผสมเหล็ก เนื่องจากอิทธิพลของระยะห่างระหว่างสกรูและน็อตของเครื่องมือกล ในระหว่างการกัดแบบลง หัวกัดจะทำหน้าที่กับชิ้นงาน และแรงของส่วนประกอบในทิศทางการป้อนจะเหมือนกับทิศทางการป้อน ซึ่งทำให้โต๊ะชิ้นงานทำได้ง่าย ทรุด. การเคลื่อนไหวเป็นระยะ ๆ ส่งผลให้มีดฟาด สำหรับการกัดทบ ฟันของเครื่องตัดจะกระแทกผิวหนังแข็งเมื่อเริ่มตัดเข้าไป ส่งผลให้เครื่องตัดหัก อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเศษกัดตามเปลี่ยนจากบางเป็นหนา เครื่องมือจึงมีแนวโน้มที่จะเสียดสีกับชิ้นงานแห้งในระหว่างการตัดครั้งแรก ซึ่งจะทำให้เศษติดและการบิ่นที่ขอบของเครื่องมือรุนแรงขึ้น เพื่อที่จะบดโลหะผสมไทเทเนียมได้อย่างราบรื่น ควรสังเกตว่าเมื่อเทียบกับหัวกัดมาตรฐานทั่วไป ควรลดมุมคายและมุมบรรเทาควรเพิ่มขึ้น ความเร็วในการกัดควรต่ำ พยายามใช้หัวกัดฟันที่คม และหลีกเลี่ยงการใช้หัวกัดฟันแบบพลั่ว

การแตะ

เมื่อต๊าปผลิตภัณฑ์โลหะผสมไทเทเนียม เศษมีขนาดเล็กและยึดติดกับใบมีดและชิ้นงานได้ง่าย ส่งผลให้พื้นผิวมีความหยาบมากและมีแรงบิดสูง การเลือกต๊าปที่ไม่เหมาะสมและการทำงานที่ไม่เหมาะสมระหว่างการต๊าปอาจทำให้งานแข็งตัวได้ง่าย ประสิทธิภาพการประมวลผลต่ำมาก และต๊าปแตกเป็นครั้งคราว

จำเป็นต้องให้ความสำคัญกับการแตะเธรดแบบข้ามด้วยเธรดที่ถูกต้อง จำนวนฟันควรน้อยกว่าจำนวนฟันต๊าปมาตรฐาน โดยปกติคือ 2 ถึง 3 ซี่ มุมเทเปอร์ในการตัดควรมีขนาดใหญ่ และส่วนเทเปอร์โดยทั่วไปจะมีความยาวเกลียว 3 ถึง 4 เส้น เพื่อความสะดวกในการขจัดเศษ คุณสามารถกราวด์มุมเอียงลบบนกรวยตัดได้ พยายามใช้ต๊าปสั้นเพื่อเพิ่มความแข็งแกร่งของต๊าป ส่วนเทเปอร์กลับของต๊าปควรมีขนาดใหญ่กว่ามาตรฐานอย่างเหมาะสม เพื่อลดแรงเสียดทานระหว่างต๊าปกับชิ้นงาน

การรีม

การสึกหรอของเครื่องมือไม่รุนแรงนักเมื่อทำการรีมโลหะผสมไททาเนียม และสามารถใช้ทั้งรีมเมอร์คาร์ไบด์และเหล็กความเร็วสูงได้ เมื่อใช้รีมเมอร์คาร์ไบด์ ต้องใช้ความแข็งของระบบกระบวนการที่คล้ายกับการเจาะเพื่อป้องกันไม่ให้รีมเมอร์บิ่น ปัญหาหลักที่เกิดขึ้นเมื่อรีมโลหะผสมไททาเนียมคือการรีมผิวสำเร็จได้ไม่ดี ความกว้างของใบรีมเมอร์ต้องแคบลงด้วยหินลับ เพื่อป้องกันไม่ให้ใบมีดติดกับผนังรู อย่างไรก็ตามต้องมั่นใจว่ามีความแข็งแกร่งเพียงพอ โดยทั่วไป ความกว้างของใบมีดคือ 0.1~0.15 มม. เช่นกัน.

จุดเปลี่ยนระหว่างคมตัดและส่วนสอบเทียบควรเป็นส่วนโค้งเรียบ จะต้องกราวด์ทันเวลาหลังจากสึกหรอ และขนาดส่วนโค้งของฟันแต่ละซี่จะต้องสม่ำเสมอ หากจำเป็น สามารถเพิ่มส่วนเรียวด้านหลังของส่วนการสอบเทียบได้

การเจาะ

การเจาะไททาเนียมอัลลอยด์เป็นเรื่องยาก และอาการเหนื่อยหน่ายและการแตกหักของสว่านมักเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการตัดเฉือน สาเหตุหลักมาจากสาเหตุหลายประการ เช่น การลับดอกสว่านไม่ดี การขจัดเศษออกไม่ทัน การระบายความร้อนไม่ดี และระบบกระบวนการมีความแข็งแกร่งไม่ดี ดังนั้น เมื่อเจาะโลหะผสมไททาเนียม ต้องใส่ใจกับการลับดอกสว่านอย่างเหมาะสม มุมยอดขนาดใหญ่ มุมคายขอบด้านนอกลดลง เพิ่มมุมหลบขอบด้านนอก และเพิ่มเทเปอร์ด้านหลังเป็น 2 ถึง 3 เท่าของดอกสว่านมาตรฐาน ดึงเครื่องมือออกบ่อยๆ และนำเศษออกทันที โดยคำนึงถึงรูปร่างและสีของเศษ หากเศษปรากฏเป็นขนนกหรือเปลี่ยนสีระหว่างการเจาะ แสดงว่าดอกสว่านนั้นทื่อ และควรเปลี่ยนเครื่องมือและลับให้คมทันเวลา

ควรยึดแม่พิมพ์เจาะไว้บนโต๊ะ พื้นผิวนำทางของแม่พิมพ์เจาะควรอยู่ใกล้กับพื้นผิวการประมวลผล และควรใช้สว่านสั้นให้มากที่สุด อีกประเด็นที่น่าสังเกตคือเมื่อใช้การป้อนด้วยมือ ดอกสว่านไม่ควรเลื่อนหรือถอยกลับเข้าไปในรู มิฉะนั้นขอบสว่านจะเสียดสีกับพื้นผิวที่กลึง ทำให้งานแข็งตัวและทำให้ดอกสว่านทื่อ

บด

ปัญหาทั่วไปในการเจียรชิ้นส่วนโลหะผสมไททาเนียมคือการอุดตันของล้อเจียรเนื่องจากมีเศษติดอยู่และรอยไหม้บนพื้นผิวของชิ้นส่วน เหตุผลก็คือค่าการนำความร้อนของโลหะผสมไททาเนียมไม่ดี ทำให้เกิดอุณหภูมิสูงในบริเวณการเจียร ทำให้เกิดพันธะ การแพร่กระจาย และปฏิกิริยาทางเคมีที่รุนแรงระหว่างโลหะผสมไททาเนียมกับสารเสียดสี เศษที่เหนียวและการอุดตันของล้อเจียรทำให้อัตราส่วนการเจียรลดลงอย่างมาก ผลจากการแพร่กระจายและปฏิกิริยาทางเคมี ชิ้นงานถูกเผาบนพื้นผิวเจียร ส่งผลให้ความแข็งแรงความล้าของชิ้นส่วนลดลง สิ่งนี้จะชัดเจนยิ่งขึ้นเมื่อทำการเจียรการหล่อโลหะผสมไทเทเนียม

เพื่อแก้ไขปัญหานี้ มาตรการที่ใช้คือ:

เลือกวัสดุล้อเจียรที่เหมาะสม: ซิลิคอนคาร์ไบด์สีเขียว TL ความแข็งของล้อเจียรลดลงเล็กน้อย: ZR1

การตัดวัสดุโลหะผสมไทเทเนียมจะต้องได้รับการควบคุมจากลักษณะของวัสดุเครื่องมือ น้ำมันตัด และพารามิเตอร์กระบวนการแปรรูป เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมของการแปรรูปวัสดุโลหะผสมไทเทเนียม