Đặc tính cắt của hợp kim titan

Khi độ cứng của hợp kim titan lớn hơn HB350, việc cắt đặc biệt khó khăn. Khi thấp hơn HB300 thì dễ dính dao và khó cắt. Tuy nhiên, độ cứng của hợp kim titan chỉ là một khía cạnh của độ khó gia công. Chìa khóa nằm ở ảnh hưởng toàn diện của các tính chất hóa học, vật lý và cơ học của hợp kim titan đến hiệu suất cắt của nó. Hợp kim titan có các đặc tính cắt sau:

(1) Hệ số biến dạng nhỏ: Đây là đặc điểm vượt trội của việc cắt hợp kim titan. Hệ số biến dạng nhỏ hơn hoặc gần bằng 1. Khoảng cách ma sát trượt của phoi trên mặt cào tăng lên rất nhiều, điều này làm tăng tốc độ mài mòn của dụng cụ.

(2) Nhiệt độ cắt cao: Do ​​độ dẫn nhiệt của hợp kim titan rất nhỏ (chỉ bằng 1/5 đến 1/7 của thép số 45) nên chiều dài tiếp xúc giữa phoi và mặt cào cực kỳ ngắn, và nhiệt sinh ra trong quá trình cắt không dễ dàng truyền đi. . Đi ra, tập trung ở khu vực cắt và phạm vi nhỏ gần lưỡi cắt, nhiệt độ cắt rất cao. Trong cùng điều kiện cắt, nhiệt độ cắt có thể cao hơn gấp đôi so với cắt thép 45.

(3) Lực cắt lớn trên một đơn vị diện tích: lực cắt chính nhỏ hơn khoảng 20% ​​so với cắt thép. Do chiều dài tiếp xúc cực ngắn giữa phoi và mặt trước, lực cắt trên một đơn vị diện tích tiếp xúc tăng lên rất nhiều, điều này có khả năng gây ra sứt mẻ. Đồng thời, do mô đun đàn hồi nhỏ của hợp kim titan nên dễ bị biến dạng uốn dưới tác dụng của lực hướng tâm trong quá trình gia công, gây rung, tăng độ mòn dụng cụ và ảnh hưởng đến độ chính xác của bộ phận. Vì vậy, hệ thống xử lý bắt buộc phải có độ cứng tốt.

(4) Hiện tượng đông cứng lạnh nghiêm trọng: Do hoạt tính hóa học cao của titan, ở nhiệt độ cắt cao hơn, nó có thể dễ dàng hấp thụ oxy và nitơ trong không khí để tạo thành lớp vỏ ngoài cứng và giòn; đồng thời, biến dạng dẻo trong quá trình cắt cũng có thể gây cứng bề mặt. Hiện tượng làm cứng không chỉ làm giảm độ bền mỏi của bộ phận mà còn làm tăng độ mòn của dụng cụ, đây là một đặc điểm rất quan trọng khi cắt hợp kim titan.

(5) Dụng cụ dễ mài mòn: Sau khi phôi được xử lý bằng cách dập, rèn, cán nóng, v.v., một lớp da cứng và không đồng đều được hình thành, dễ gây sứt mẻ, khiến việc loại bỏ lớp da cứng trở nên khó khăn nhất quá trình khó khăn trong chế biến hợp kim titan. Ngoài ra, do hợp kim titan và vật liệu dụng cụ có ái lực hóa học mạnh, dụng cụ này dễ bị mài mòn do dính trong điều kiện nhiệt độ cắt cao và lực cắt lớn trên một đơn vị diện tích. Khi tiện hợp kim titan, đôi khi độ mòn của mặt cào thậm chí còn nghiêm trọng hơn so với mặt sườn; khi tốc độ nạp f<0.1mm/r, the wear mainly occurs on the flank face; when f>{{0}}.2 mm/r, Bề mặt của dụng cụ ở mặt trước sẽ bị mòn; khi sử dụng các dụng cụ cacbua xi măng để hoàn thiện và bán hoàn thiện, độ mòn mặt sau VBmax nhỏ hơn 0,4 mm sẽ thích hợp hơn.

Trong quá trình phay, do vật liệu hợp kim titan có độ dẫn nhiệt thấp nên chiều dài tiếp xúc giữa phoi và mặt cào cực ngắn, nhiệt sinh ra trong quá trình cắt không dễ tiêu tán và tập trung ở vùng biến dạng cắt và diện tích nhỏ . phạm vi gần với lưỡi cắt. Trong quá trình gia công, nhiệt độ cắt cực cao sẽ được tạo ra ở lưỡi cắt, điều này sẽ rút ngắn đáng kể tuổi thọ của dụng cụ. Đối với hợp kim titan Ti6Al4V, khi độ bền dụng cụ và công suất máy cho phép, yếu tố chính ảnh hưởng đến tuổi thọ dụng cụ là nhiệt độ cắt chứ không phải lực cắt.

Trong quá trình cắt hợp kim titan, những vấn đề cần chú ý là:
(1) Do mô đun đàn hồi nhỏ của hợp kim titan, biến dạng kẹp và biến dạng lực của phôi trong quá trình gia công lớn, điều này sẽ làm giảm độ chính xác gia công của phôi; lực kẹp không được quá lớn khi lắp phôi và có thể bổ sung thêm các giá đỡ phụ nếu cần thiết.
(2) Nếu sử dụng chất lỏng cắt có chứa hydro, nó sẽ phân hủy và giải phóng hydro ở nhiệt độ cao trong quá trình cắt, chất này sẽ bị titan hấp thụ và gây ra hiện tượng giòn hydro; nó cũng có thể gây ra hiện tượng nứt ăn mòn ứng suất ở nhiệt độ cao đối với hợp kim titan.
(3) Clorua trong chất lỏng cắt có thể phân hủy hoặc làm bay hơi khí độc khi sử dụng. Cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa an toàn khi sử dụng, nếu không thì không nên sử dụng; các bộ phận cần được làm sạch hoàn toàn bằng chất tẩy rửa không chứa clo ngay sau khi cắt để loại bỏ những thứ còn sót lại có chứa clo.
(4) Cấm sử dụng các dụng cụ và đồ đạc làm bằng hợp kim chì hoặc kẽm tiếp xúc với hợp kim titan, đồng thời cấm sử dụng đồng, thiếc, cadmium và hợp kim của chúng.
(5) Tất cả các dụng cụ, đồ đạc hoặc thiết bị khác tiếp xúc với hợp kim titan phải sạch sẽ; Các bộ phận bằng hợp kim titan đã được làm sạch phải tránh bị nhiễm dầu mỡ hoặc dấu vân tay, nếu không có thể gây ra hiện tượng ăn mòn ứng suất do muối (natri clorua) trong tương lai.
(6) Trong trường hợp bình thường, khi cắt hợp kim titan, không có nguy cơ bắt lửa. Chỉ khi cắt vi mô, những mảnh vụn nhỏ bị cắt ra mới có khả năng bắt lửa và cháy. Để tránh hỏa hoạn, ngoài việc đổ một lượng lớn dung dịch cắt, phoi cũng cần được ngăn chặn tích tụ trên máy công cụ. Dụng cụ này phải được thay thế ngay sau khi nó bị cùn, hoặc nên giảm tốc độ cắt và tăng tốc độ tiến dao để tăng độ dày phoi. Nếu đám cháy bùng phát phải sử dụng các thiết bị chữa cháy như bột talc, bột đá vôi, cát khô để dập tắt đám cháy. Nghiêm cấm sử dụng bình chữa cháy carbon tetrachloride và carbon dioxide, không được phép tưới nước vì nước có thể đẩy nhanh quá trình đốt cháy, thậm chí gây ra vụ nổ hydro.