Schneideigenschaften von Titanlegierungen
Wenn die Härte der Titanlegierung größer als HB350 ist, ist das Schneiden besonders schwierig. Wenn es niedriger als HB300 ist, bleibt es leicht am Messer haften und lässt sich nur schwer schneiden. Allerdings ist die Härte von Titanlegierungen nur ein Aspekt der Schwierigkeit der Bearbeitung. Der Schlüssel liegt im umfassenden Einfluss der chemischen, physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Titanlegierung selbst auf deren Schneidleistung. Titanlegierungen haben folgende Schneideigenschaften:
(1) Kleiner Verformungskoeffizient: Dies ist ein bemerkenswertes Merkmal beim Schneiden von Titanlegierungen. Der Verformungskoeffizient ist kleiner oder nahe bei 1. Der Gleitreibungsabstand der Späne auf der Spanfläche wird stark vergrößert, was den Werkzeugverschleiß beschleunigt.
(2) Hohe Schnitttemperatur: Da die Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen sehr gering ist (entspricht nur 1/5 bis 1/7 von Stahl Nr. 45), ist die Kontaktlänge zwischen Span und Spanfläche extrem kurz Die beim Schneiden entstehende Wärme wird nicht leicht übertragen. . Kommen Sie heraus, konzentrieren Sie sich auf den Schneidbereich und einen kleinen Bereich in der Nähe der Schneidkante, die Schneidtemperatur ist sehr hoch. Unter den gleichen Schnittbedingungen kann die Schnitttemperatur mehr als doppelt so hoch sein wie beim Schneiden von 45er-Stahl.
(3) Große Schnittkraft pro Flächeneinheit: Die Hauptschnittkraft ist etwa 20 Prozent kleiner als beim Schneiden von Stahl. Aufgrund der extrem kurzen Kontaktlänge zwischen Span und Spanfläche ist die Schnittkraft pro Kontaktflächeneinheit stark erhöht, was zu Absplitterungen führen kann. Gleichzeitig ist die Titanlegierung aufgrund des geringen Elastizitätsmoduls anfällig für Biegeverformungen unter Einwirkung radialer Kräfte während der Bearbeitung, was zu Vibrationen, erhöhtem Werkzeugverschleiß und Beeinträchtigung der Teilegenauigkeit führt. Daher muss das Prozesssystem eine gute Steifigkeit aufweisen.
(4) Schweres Phänomen der Kalthärtung: Aufgrund der hohen chemischen Aktivität von Titan kann es bei höheren Schneidtemperaturen leicht Sauerstoff und Stickstoff in der Luft absorbieren und so eine harte und spröde Außenhaut bilden; Gleichzeitig kann es durch plastische Verformung beim Schneiden auch zu einer Oberflächenverhärtung kommen. Das Phänomen der Kaltverfestigung verringert nicht nur die Ermüdungsfestigkeit des Teils, sondern erhöht auch den Werkzeugverschleiß, was ein sehr wichtiges Merkmal beim Schneiden von Titanlegierungen ist.
(5) Das Werkzeug ist leicht zu tragen: Nach der Bearbeitung des Rohlings durch Stanzen, Schmieden, Warmwalzen usw. bildet sich eine harte und spröde unebene Haut, die leicht zu Absplitterungen führen kann, wodurch die harte Haut am meisten entfernt wird schwieriger Prozess bei der Verarbeitung von Titanlegierungen. Darüber hinaus ist das Werkzeug aufgrund der starken chemischen Affinität zwischen Titanlegierung und Werkzeugmaterial unter den Bedingungen hoher Schnitttemperatur und großer Schnittkraft pro Flächeneinheit anfällig für adhäsiven Verschleiß. Beim Drehen von Titanlegierungen ist der Verschleiß der Spanfläche manchmal noch gravierender als der der Freifläche; wenn die Vorschubgeschwindigkeit f<0.1mm/r, the wear mainly occurs on the flank face; when f>{{0}}.2 mm/U, Die Oberfläche des Werkzeugs auf der Vorderseite wird abgenutzt; Bei der Verwendung von Hartmetallwerkzeugen zum Schlichten und Halbschlichten ist es sinnvoller, dass der Freiflächenverschleiß VBmax weniger als 0,4 mm beträgt.
Beim Fräsen ist die Kontaktlänge zwischen Spänen und Spanfläche aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungsmaterialien extrem kurz, und die beim Schneiden entstehende Wärme lässt sich nicht leicht abführen und konzentriert sich auf die Schnittverformungszone und einen kleinen Bereich . Bereich nahe der Schneidkante. Bei der Bearbeitung entstehen an der Schneidkante extrem hohe Schnitttemperaturen, die die Lebensdauer des Werkzeugs stark verkürzen. Bei der Titanlegierung Ti6Al4V ist die Schnitttemperatur und nicht die Schnittkraft der entscheidende Faktor für die Standzeit, wenn die Werkzeugfestigkeit und die Maschinenleistung dies zulassen.
Beim Schneiden von Titanlegierungen sollten folgende Punkte beachtet werden:
(1) Aufgrund des kleinen Elastizitätsmoduls der Titanlegierung sind die Klemmverformung und die Kraftverformung des Werkstücks während der Bearbeitung groß, was die Bearbeitungsgenauigkeit des Werkstücks verringert. Die Spannkraft sollte bei der Montage des Werkstücks nicht zu groß sein, bei Bedarf können Hilfsstützen hinzugefügt werden.
(2) Wenn wasserstoffhaltige Schneidflüssigkeit verwendet wird, zersetzt sich diese und setzt bei hohen Temperaturen während des Schneidvorgangs Wasserstoff frei, der von Titan absorbiert wird und eine Wasserstoffversprödung verursacht; Es kann auch zu Hochtemperatur-Spannungskorrosionsrissen in Titanlegierungen kommen.
(3) Das Chlorid in der Schneidflüssigkeit kann bei der Verwendung giftige Gase zersetzen oder verflüchtigen. Bei der Verwendung sollten Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden, andernfalls sollte es nicht verwendet werden; Teile sollten unmittelbar nach dem Schneiden gründlich mit chlorfreiem Reinigungsmittel gereinigt werden, um chlorhaltige Rückstände zu entfernen.
(4) Die Verwendung von Werkzeugen und Vorrichtungen aus Blei- oder Zinklegierungen im Kontakt mit Titanlegierungen sowie die Verwendung von Kupfer, Zinn, Cadmium und deren Legierungen ist verboten.
(5) Alle Werkzeuge, Vorrichtungen oder anderen Geräte, die mit Titanlegierung in Kontakt kommen, müssen sauber sein; Gereinigte Titanlegierungsteile dürfen nicht durch Fett oder Fingerabdrücke verunreinigt werden, da es sonst in Zukunft zu Spannungskorrosion durch Salz (Natriumchlorid) kommen kann.
(6) Unter normalen Umständen besteht beim Schneiden von Titanlegierungen keine Entzündungsgefahr. Nur beim Mikroschneiden kommt es bei den abgetrennten kleinen Spänen zu einer Zündung und Verbrennung. Um Brände zu vermeiden, sollte neben dem Ausgießen einer großen Menge Schneidflüssigkeit auch verhindert werden, dass sich Späne an der Werkzeugmaschine ansammeln. Das Werkzeug sollte sofort ausgetauscht werden, wenn es stumpf ist, oder die Schnittgeschwindigkeit sollte reduziert und der Vorschub erhöht werden, um die Spandicke zu erhöhen. Wenn ein Feuer ausbricht, sollten Feuerlöschgeräte wie Talkumpuder, Kalksteinpulver und trockener Sand zum Löschen des Feuers verwendet werden. Die Verwendung von Tetrachlorkohlenstoff- und Kohlendioxid-Feuerlöschern ist strengstens verboten und das Gießen ist nicht gestattet, da Wasser die Verbrennung beschleunigen und sogar eine Wasserstoffexplosion verursachen kann.
