Tại sao hợp kim titan khó gia công?

Tại sao hợp kim titan khó gia công?

Độ bền cụ thể của các sản phẩm hợp kim titan là rất cao trong số các vật liệu kết cấu kim loại. Độ bền của nó tương đương với thép, nhưng trọng lượng chỉ bằng 57% thép. Ngoài ra, hợp kim titan có đặc điểm là khối lượng riêng nhỏ, độ bền nhiệt cao, bền nhiệt và chống ăn mòn tốt, tuy nhiên vật liệu hợp kim titan rất khó cắt và hiệu suất gia công thấp. Vì vậy, làm thế nào để khắc phục khó khăn và hiệu quả thấp của quá trình gia công hợp kim titan luôn là một bài toán cấp bách cần được giải quyết.

Lý do khó gia công hợp kim titan

Hệ số dẫn nhiệt của hợp kim titan nhỏ, do đó nhiệt độ cắt rất cao khi gia công hợp kim titan. Trong cùng điều kiện, nhiệt độ cắt của quá trình gia công TC4 cao hơn gấp đôi so với thép 45 và nhiệt sinh ra trong quá trình gia công khó thoát ra ngoài qua phôi; Nhiệt lượng riêng của hợp kim nhỏ, và nhiệt độ cục bộ tăng nhanh trong quá trình xử lý. Do đó, nhiệt độ của dụng cụ rất cao, đầu dao bị mài mòn và giảm tuổi thọ.

Mô đun đàn hồi thấp của hợp kim titan làm cho bề mặt đã qua xử lý dễ bị đàn hồi trở lại, và độ đàn hồi của các bộ phận có thành mỏng trở nên nghiêm trọng hơn. Dễ gây ma sát mạnh giữa mặt sườn và mặt gia công sẽ làm mòn dao và phoi.

Hợp kim titan có hoạt tính hóa học mạnh và dễ tương tác với oxy, hydro và nitơ ở nhiệt độ cao, làm tăng độ bền và giảm độ dẻo của chúng. Lớp giàu oxy được hình thành trong quá trình nung và rèn gây khó khăn cho quá trình gia công.

Nguyên tắc cắt vật liệu hợp kim titan

Trong quá trình gia công, vật liệu dụng cụ được chọn, điều kiện cắt và thời gian cắt sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả và tính kinh tế của quá trình cắt hợp kim titan.

1. Chọn vật liệu dụng cụ hợp lý

Từ tính chất, phương pháp gia công, điều kiện kỹ thuật gia công của vật liệu hợp kim titan mà lựa chọn vật liệu làm dụng cụ hợp lý. Vật liệu dụng cụ nên được sử dụng phổ biến hơn, giá thành thấp hơn, chịu mài mòn tốt, độ cứng nhiệt cao và đủ độ dẻo dai.

2. Cải thiện điều kiện cắt

Độ cứng của hệ thống kẹp máy công cụ tốt hơn. Khe hở của từng bộ phận của máy công cụ phải được điều chỉnh tốt, và độ hở xuyên tâm của trục chính phải nhỏ. Công việc kẹp phải đủ chắc chắn và cứng. Phần cắt của dụng cụ phải càng ngắn càng tốt, và độ dày của lưỡi cắt phải được tăng lên càng nhiều càng tốt khi dung lượng phoi đủ để cải thiện độ bền và độ cứng của dụng cụ.

3. Xử lý nhiệt thích hợp vật liệu đã qua xử lý

Hiệu suất và cấu trúc kim loại của vật liệu hợp kim titan được thay đổi bằng cách xử lý nhiệt để đạt được mục đích cải thiện khả năng gia công của vật liệu.

4. Chọn số lượng cắt hợp lý

Tốc độ cắt phải thấp. Vì tốc độ cắt có ảnh hưởng lớn đến nhiệt độ của lưỡi cắt, tốc độ cắt càng cao thì nhiệt độ của lưỡi cắt càng tăng mạnh. Nhiệt độ của lưỡi cắt ảnh hưởng trực tiếp đến tuổi thọ của dụng cụ, vì vậy hãy chọn tốc độ cắt phù hợp.

Công nghệ gia công

1. Quay

Tiện các sản phẩm bằng hợp kim titan có thể dễ dàng đạt được độ nhám bề mặt tốt hơn và quá trình gia công cứng không nghiêm trọng, nhưng nhiệt độ cắt cao và dụng cụ bị mòn nhanh chóng. Theo các đặc điểm này, các biện pháp sau đây chủ yếu được thực hiện về dụng cụ và thông số cắt:

Vật liệu dụng cụ: chọn YG6, YG8, YG10HT tùy theo điều kiện.

Các thông số hình học của dao: góc trước và sau thích hợp của dao, độ tròn đầu dao.

Tốc độ cắt thấp, tốc độ ăn dao vừa phải, chiều sâu cắt sâu, đủ nguội, mũi dao không được cao hơn tâm phôi khi tiện vòng tròn ngoài, nếu không sẽ dễ bị dính dao. Khi tiện tinh và tiện các chi tiết có thành mỏng, góc dẫn của dao phải lớn, thường là 75-90 độ.

2. Phay

Phay các sản phẩm hợp kim titan khó hơn tiện vì phay là quá trình cắt không liên tục và phoi dễ kết dính với lưỡi cắt. Khi răng dính lại cắt vào phôi, các vụn dính bị văng ra và một phần nhỏ của vật liệu dụng cụ bị lấy đi. Sự sứt mẻ làm giảm đáng kể độ bền của dụng cụ.

Phương pháp phay: thường áp dụng phương pháp xay nhỏ.

Vật liệu dụng cụ: thép tốc độ cao M42.

Phay xuống thường không được sử dụng để gia công thép hợp kim. Do ảnh hưởng của khe hở giữa trục vít và đai ốc của máy công cụ, trong quá trình phay xuống, dao phay tác dụng lên phôi, và lực thành phần theo hướng tiến dao giống với hướng tiến dao, điều này dễ làm bàn phôi tạo ra chuyển động không liên tục, gây ra hiện tượng rơi dao. Đối với phay xuống, răng của dao cắt va vào lớp vỏ ở đầu vết cắt, làm cho dao cắt bị gãy. Tuy nhiên, do phoi phay lên thay đổi từ mỏng đến dày, dao dễ bị ma sát khô với phôi trong quá trình cắt ban đầu, điều này làm tăng độ bám và sứt mẻ của dao. Để phay hợp kim titan trơn tru, cần lưu ý giảm góc cào và tăng góc sau so với dao phay tiêu chuẩn chung. Tốc độ phay phải thấp, cố gắng sử dụng dao phay có răng sắc, tránh sử dụng dao phay răng giảm tốc.

3. Khai thác

Sản phẩm ta rô hợp kim titan, do phoi nhỏ nên dễ kết dính với lưỡi cắt và phôi, dẫn đến giá trị độ nhám bề mặt lớn và momen xoắn lớn. Khi khai thác, lựa chọn vòi không phù hợp và thao tác không đúng cách dễ gây ra hiện tượng khô cứng công việc, hiệu quả xử lý cực kỳ thấp và đôi khi bị đứt vòi.

Vòi có răng nhảy phải được ưu tiên hơn và số lượng răng phải ít hơn so với vòi tiêu chuẩn, thường là 2 đến 3 răng. Góc cắt côn phải lớn và phần côn thường có chiều dài từ 3 đến 4 sợi. Để tạo điều kiện cho việc loại bỏ phoi, một góc nghiêng âm cũng có thể được mài trên hình nón cắt. Cố gắng chọn những chiếc vòi ngắn để tăng độ cứng của vòi. Phần côn ngược của vòi cần được mở rộng phù hợp so với tiêu chuẩn để giảm ma sát giữa vòi và phôi.

4. Doa

Sự mài mòn của dụng cụ không nghiêm trọng trong quá trình doa hợp kim titan, và có thể sử dụng các loại dao doa bằng thép có xi măng và thép tốc độ cao. Khi sử dụng mũi doa cacbua xi măng, cần áp dụng độ cứng của hệ thống quy trình tương tự như khi khoan để tránh cho mũi doa bị sứt mẻ. Vấn đề chính của doa hợp kim titan là độ hoàn thiện kém của doa. Chiều rộng hẹp của lưỡi doa phải được sử dụng đá mài để ngăn lưỡi doa dính vào thành lỗ, nhưng phải đảm bảo đủ độ bền. Nói chung, chiều rộng lưỡi dao là 0,1 ~ 0,15mm.

Phần chuyển tiếp giữa lưỡi cắt và bộ phận hiệu chỉnh phải là một cung tròn nhẵn, và nó phải được mài kịp thời sau khi bị mài mòn, và kích thước của cung tròn của mỗi răng phải giống nhau; nếu cần, có thể phóng to phần côn ngược của bộ phận hiệu chuẩn.

5. Khoan

Rất khó để khoan hợp kim titan, trong quá trình gia công thường xảy ra hiện tượng cháy dụng cụ, gãy mũi khoan. Điều này chủ yếu là do một số nguyên nhân như độ mài của mũi khoan kém, quá trình tháo phoi chậm, làm mát kém và độ cứng của hệ thống xử lý kém. Vì vậy cần chú ý mài mũi khoan hợp lý trong quá trình khoan hợp kim titan, tăng góc đỉnh, giảm góc trước của cạnh ngoài, tăng góc sau của cạnh ngoài, tăng côn ngược lên 2 để Gấp 3 lần so với mũi khoan tiêu chuẩn. Rút dụng cụ thường xuyên và loại bỏ phoi kịp thời, chú ý đến hình dạng và màu sắc của phoi. Nếu các phoi xuất hiện như lông hoặc thay đổi màu sắc trong quá trình khoan, điều đó cho thấy rằng mũi khoan đã bị cùn, và cần thay đổi và mài dụng cụ kịp thời.

Đồ gá khoan phải được cố định trên bàn làm việc và mặt dẫn hướng của đồ gá khoan phải gần với bề mặt gia công. Sử dụng một mũi khoan càng ngắn càng tốt. Một vấn đề đáng lưu ý nữa là khi tiếp liệu thủ công, mũi khoan không được tiến hoặc lùi trong lỗ, nếu không, lưỡi khoan sẽ cọ vào bề mặt gia công, gây ra hiện tượng khô cứng và xỉn màu mũi khoan.

6. mài

Các vấn đề thường gặp khi mài các bộ phận bằng hợp kim titan là dính các mảnh vụn gây tắc nghẽn bánh mài và cháy bề mặt của bộ phận. Nguyên nhân là do hợp kim titan dẫn nhiệt kém, nhiệt độ vùng mài cao khiến hợp kim titan và vật liệu mài mòn liên kết, khuếch tán và xảy ra phản ứng hóa học mạnh. Dính phoi và sự tắc nghẽn của đá mài dẫn đến tỷ lệ mài giảm đáng kể, làm cháy bề mặt phôi, giảm độ bền mỏi của chi tiết. Điều này rõ ràng hơn khi mài các vật đúc hợp kim titan.

Để giải quyết vấn đề này, các biện pháp được thực hiện là:

Chọn vật liệu làm đá mài phù hợp: silic cacbua xanh TL. Độ cứng bánh xe thấp hơn một chút: ZR1.

Việc cắt vật liệu hợp kim titan phải được kiểm soát về vật liệu dụng cụ, chất lỏng cắt và các thông số gia công để nâng cao hiệu quả tổng thể của quá trình gia công vật liệu hợp kim titan.

Cách lựa chọn mã sản phẩm , vật liệu , đặc tính và thông số kỹ thuật cũng như yêu cầu của quý khách hàng.Mọi thắc mắc cần được giải đáp cũng như tư vấn và nhận báo giá xin liên hệ với thông tin bên dưới :

CÔNG TY TNHH TÂN HẢI : 453B Đường Chiến Lược, Khu Phố 6, Phường Tân Tạo, Quận Bình Tân, Thành phố Hồ Chí Minh

Email : tanhai.automation@gmail.com Phone and zalo: Mr Trung : 0397536266

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *