Pourquoi pensons-nous que l'alliage de titane est un matériau difficile à usiner ?En raison du manque de compréhension approfondie de son mécanisme de traitement et de son phénomène.
1. Phénomènes physiques de l'usinage du titane
La force de coupe du traitement de l'alliage de titane n'est que légèrement supérieure à celle de l'acier de même dureté, mais le phénomène physique du traitement de l'alliage de titane est beaucoup plus compliqué que celui du traitement de l'acier, ce qui rend le traitement de l'alliage de titane confronté à de grandes difficultés.
La conductivité thermique de la plupart des alliages de titane est très faible, seulement 1/7 de l'acier et 1/16 de l'aluminium.Par conséquent, la chaleur générée lors du processus de coupe de l'alliage de titane ne sera pas rapidement transférée à la pièce ou emportée par les copeaux, mais s'accumulera dans la zone de coupe, et la température générée peut atteindre 1000 ° C, provoquant le l'arête de coupe de l'outil s'use, se fissure et meurt rapidement.L'accumulation d'arêtes, l'apparition rapide d'arêtes usées, génèrent à leur tour plus de chaleur dans la zone de coupe, ce qui réduit encore la durée de vie de l'outil.
La température élevée générée lors du processus de coupe détruit également l'intégrité de surface des pièces en alliage de titane, entraînant une diminution de la précision géométrique de la pièce et un phénomène d'écrouissage qui réduit considérablement sa résistance à la fatigue.
L'élasticité des alliages de titane peut être bénéfique pour les performances de la pièce, mais lors de la coupe, la déformation élastique de la pièce est une cause importante de vibration.La pression de coupe fait que la pièce "élastique" quitte l'outil et rebondit, de sorte que le frottement entre l'outil et la pièce est supérieur à l'action de coupe.Le processus de friction génère également de la chaleur, ce qui aggrave le problème de mauvaise conductivité thermique des alliages de titane.
Ce problème est encore plus grave lors du traitement de pièces à paroi mince ou en forme d'anneau qui se déforment facilement.Il n'est pas facile d'usiner des pièces à parois minces en alliage de titane avec la précision dimensionnelle attendue.Parce que lorsque le matériau de la pièce est repoussé par l'outil, la déformation locale de la paroi mince a dépassé la plage élastique pour produire une déformation plastique, et la résistance et la dureté du matériau au point de coupe augmentent considérablement.A ce moment, l'usinage à la vitesse de coupe déterminée à l'origine devient trop élevé, ce qui conduit en outre à une forte usure de l'outil.
La « chaleur » est la « responsable » de la difficulté de traitement des alliages de titane !
2. Savoir-faire technologique pour le traitement des alliages de titane
Sur la base de la compréhension du mécanisme de traitement des alliages de titane, couplée à l'expérience passée, le principal savoir-faire en matière de processus de traitement des alliages de titane est le suivant :
(1) Plaquettes à géométrie à angle positif pour réduire la force de coupe, la chaleur de coupe et la déformation de la pièce.
(2) Gardez une avance constante pour éviter le durcissement de la pièce.L'outil doit toujours être à l'état d'avance pendant le processus de coupe.La quantité de coupe radiale ae doit être de 30 % du rayon pendant le fraisage.
(3) Un fluide de coupe à haute pression et à grand débit est utilisé pour assurer la stabilité thermique du processus d'usinage et empêcher la surface de la pièce de se dégénérer et d'endommager l'outil en raison d'une température excessive.
(4) Gardez le tranchant de la lame aiguisé, les couteaux émoussés sont la cause de l'accumulation de chaleur et de l'usure, ce qui peut facilement entraîner la défaillance des couteaux.
(5) Traitement dans l'état d'alliage de titane le plus doux possible, car le matériau devient plus difficile à traiter après durcissement, le traitement thermique améliore la résistance du matériau et augmente l'usure de la lame.
(6) Utilisez un grand rayon de bec ou un chanfrein pour couper autant que possible dans l'arête de coupe.Cela peut réduire la force de coupe et la chaleur à chaque point et éviter les ruptures locales.Lors du fraisage d'alliages de titane, parmi les paramètres de coupe, la vitesse de coupe a la plus grande influence sur la durée de vie de l'outil vc, suivie par la quantité de coupe radiale (profondeur de fraisage) ae.
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3. Résoudre les problèmes de traitement du titane à partir de la lame
L'usure de la rainure de la lame qui se produit lors du traitement de l'alliage de titane est l'usure locale de l'arrière et de l'avant le long de la profondeur de la direction de coupe, qui est souvent causée par la couche durcie laissée par le traitement précédent.La réaction chimique et la diffusion entre l'outil et le matériau de la pièce à une température de traitement supérieure à 800°C est également l'une des raisons de la formation de l'usure des rainures.Parce que pendant le traitement, les molécules de titane de la pièce s'accumulent à l'avant de la lame et sont «soudées» à la lame sous haute pression et haute température, formant une arête rapportée.Lorsque l'arête rapportée se détache de l'arête de coupe, elle enlève le revêtement en carbure de la plaquette, de sorte que l'usinage du titane nécessite des matériaux et des géométries de plaquette spéciaux.
4. Structure d'outil adaptée à l'usinage du titane
Le traitement de l'alliage de titane se concentre sur la chaleur.Une grande quantité de fluide de coupe haute pression doit être pulvérisée sur le bord de coupe de manière opportune et précise pour évacuer rapidement la chaleur.Il existe sur le marché des structures uniques de fraises spécialement utilisées pour le traitement des alliages de titane.
Heure de publication : 09 août 2023
