Il prezzo della tornitura e fresatura di parti in titanio

Parti strutturali in lega di titanio (applicata ai: aerospaziale, aereo, ar10, medico, barca) difficoltà di lavorazione, debole rigidità, eccetera., fattori di deformazione della lavorazione strutturale. Dagli aspetti della selezione della macchina utensile, selezione dello strumento, raffreddamento efficace, eccetera., viene proposto un metodo di controllo per elaborare la deformazione di parti strutturali debolmente rigide. I materiali in lega di titanio hanno proprietà eccellenti come la leggerezza, molta forza, e resistenza alle alte temperature. Per esempio, l'uso della lega di titanio TC18 invece dell'acciaio strutturale ad alta resistenza per il carrello di atterraggio può ridurre il peso della struttura dell'aereo di circa 15%. Perciò, un gran numero di nuove leghe di titanio ad alta resistenza vengono utilizzate nelle parti principali dei cuscinetti di aerei stranieri avanzati. Per esempio, la lega di titanio rappresenta circa 21% dei materiali strutturali del bombardiere americano B-1; È stata raggiunta la quantità di titanio utilizzata negli aerei russi Il-76 12.5% del peso della struttura della cellula. Dal trend di sviluppo, l'uso delle leghe di titanio nei paesi europei e americani è in graduale aumento, e mostra anche che vengono utilizzate un gran numero di leghe di titanio, in particolare alcune nuove leghe di titanio sono diventate la direzione di sviluppo della progettazione aeronautica.

Tuttavia, most aerospace products use thin-walled parts, which have relatively complex structures and high precision requirements. The rigidity of the parts is poor due to the thin wall. Under the action of cutting force, it is easy to produce bending deformation during processing, and the wall thickness is inconsistent. Attualmente, the commonly used method in enterprises is repeated milling in finishing. Due to the low thermal conductivity of titanium alloys, low modulus of elasticity (about 1/2 of steel), and high chemical activity, the small margin cannot be milled away at all, and the phenomenon of "less cutting" often occurs. In order to ensure that the size of the part can only be polished by hand, the processing cycle of the part is greatly increased, and the surface of the part may be overburned.

1. Cutting solutions for titanium alloy structural parts
The main factors affecting the processing of titanium alloy weak rigid structures are:
Machine rigidity, selezione dello strumento, process parameters, raffreddamento efficace, eccetera. In the process of processing, various factors interact, and the accumulation of deformation errors results in poor quality of processed weak rigid structural parts, and processing deformation is difficult to control.

2.1 Selection of machine tools
The rigidity of the machine tool-fixture-tool system should be good, the gap between the various parts of the machine tool should be adjusted well, and the radial runout of the spindle should be small.

2.2 Selection of tools
The increase in cutting productivity is mainly the result of the development and application of new tool materials. In the past few decades, cutting tools have been greatly developed, compresi i rivestimenti in carburo cementato, ceramica, nitruro di boro cubico, e diamante policristallino. Questi sono efficaci per la lavorazione della ghisa, acciaio e superleghe. Ma nessuno degli strumenti può migliorare la lavorabilità delle leghe di titanio. Questo perché i materiali degli utensili per il taglio delle leghe di titanio richiedono proprietà molto importanti. Questi includono:
1) Buona resistenza al calore per resistere a stress elevati;
2) Buona conduttività termica per ridurre il gradiente termico e lo shock termico;
3) Buona inerzia chimica per ridurre la tendenza alla reazione chimica con il titanio;
4) Buona tenacità e resistenza alla fatica per adattarsi al processo di segmentazione del truciolo. In quasi tutti i processi di taglio delle leghe di titanio, carburo di tungsteno (WC/co) gli utensili in metallo duro sono considerati i migliori. Alcuni test hanno dimostrato che il tasso di usura di tutti gli utensili rivestiti in metallo duro è inferiore a quello degli utensili non rivestiti.
Sebbene la qualità degli attuali utensili ceramici sia stata migliorata e sempre più utilizzata per lavorare materiali difficili da tagliare, soprattutto quelle leghe ad alta temperatura (come le leghe ad alta temperatura a base di nichel). Tuttavia, a causa della sua scarsa conducibilità termica, bassa tenacità alla frattura e reazione con il titanio, non hanno sostituito il carburo cementato e l'acciaio rapido. Materiali per utensili da taglio superduri (nitruro di boro cubico e diamante policristallino) hanno bassi tassi di usura durante il taglio delle leghe di titanio, e quindi mostrare buone prestazioni.

Il problema principale nel processo di fresatura di parti strutturali debolmente rigide in lega di titanio è la deformazione della parete sottile. A causa del basso modulo di elasticità della lega di titanio e della forza di taglio relativamente elevata, la parete sottile viene facilmente deformata dalla forza di fresatura durante il processo di fresatura. Il risultato è che lo spessore effettivo della parete sottile dopo la lavorazione è maggiore dello spessore teorico. La soluzione a questo problema dovrebbe essere quella di ridurre il più possibile la forza proveniente dalla direzione perpendicolare alla superficie da lavorare durante il processo di fresatura.

2.3 Fluido da taglio per tornitura di leghe di titanio
La lega di titanio presenta i vantaggi di un'elevata resistenza, resistenza all'ossidazione, resistenza alle alte temperature, eccetera., soddisfacendo al tempo stesso i requisiti di utilizzo ad alte prestazioni, porta anche molti problemi al taglio. Quando si taglia la lega di titanio, per ridurre la temperatura di taglio, è necessario versare una grande quantità di fluido da taglio a base di raffreddamento nell'area di taglio per eliminare il calore del tagliente ed eliminare i trucioli per ridurre la forza di taglio. Perciò, i requisiti per il fluido da taglio sono un'elevata conduttività termica, grande capacità termica, portata veloce, e grande portata. Il miglior metodo di raffreddamento è il metodo di raffreddamento ad alta pressione, e la portata del fluido da taglio non è inferiore a 15-20 l/min. Esistono tre tipi di fluidi da taglio generalmente utilizzati, vale a dire acqua o soluzioni alcaline, soluzioni oleose solubili a base d'acqua e soluzioni oleose non solubili in acqua.