Technologie de découpe et d'usinage de matériaux en alliage de titane

Les matériaux en alliage de titane sont largement utilisés dans le domaine aérospatial en raison de leurs excellentes propriétés telles qu'une résistance spécifique élevée, une faible densité, une résistance à la corrosion et une résistance aux températures élevées. Cependant, en raison des caractéristiques de l'alliage de titane telles qu'une faible conductivité thermique, un faible module d'élasticité et une grande activité chimique, il rend les matériaux en alliage de titane lors du traitement, la température de coupe est élevée, l'usure des outils est grave, etc., ce qui affecte l'usinage. l'efficacité de l'alliage de titane, donc comment améliorer l'efficacité de coupe de l'alliage de titane a toujours été un besoin urgent pour résoudre le problème dans l'industrie aérospatiale.

1 Caractéristiques des matériaux en alliage de titane et performances de traitement

(1) résistance spécifique élevée : la densité de l’alliage de titane est faible, haute résistance, sa résistance est supérieure à celle de l’acier.

(2) mauvaise conductivité thermique : conductivité thermique de l'alliage de titane, le coefficient de conductivité thermique est faible, il est difficile de transférer la chaleur de la zone des copeaux, ce qui entraîne des températures plus élevées du tranchant de l'outil, le couteau a un fort effet abrasif, réduisant la durabilité de l’outil.

(3) propriétés chimiques actives : alliage de titane à haute température, et l'air dans l'O, N, H et d'autres éléments de la réaction chimique pour former une couche d'écrouissage, de sorte que les difficultés de coupe et d'usinage ; dans le même temps, l'alliage de titane dans le traitement du matériau de l'outil est facile à produire et par affinité, l'apparition de phénomènes d'adhésion et de diffusion, entraînant une usure accélérée de l'outil.

(4) Petit module d'élasticité : la pièce rebondit pendant le traitement de coupe, ce qui provoque facilement l'usure de la face arrière de l'outil et la déformation de la pièce.

(5) résistance à la corrosion : en dessous de 550 degrés, la surface de l'alliage de titane est facile à former un film d'oxyde dense, il n'est donc pas facile de s'oxyder davantage, l'atmosphère, l'eau de mer, la vapeur et certains milieux acides, alcalins et salins ont une résistance élevée à la corrosion. [1].

2 Principes de base du traitement des matériaux en alliage de titane

Dans le processus d'usinage, le matériau de l'outil sélectionné, la géométrie de l'outil et les paramètres de coupe affecteront l'efficacité et l'économie de la coupe et du traitement de l'alliage de titane. Les principes de traitement sont les suivants.

2.1 Matériau de l'outil

Le matériau de l'outil est un facteur important affectant le processus de coupe, donc dans la mesure du possible, choisissez la dureté de bons matériaux d'outils résistants à l'usure, tels que les outils en carbure, les outils revêtus et les outils en acier rapide, etc., Fig. 1 pour les outils en carbure et les outils revêtus.

2.2 Angle géométrique de l'outil

Lors de la coupe de matériaux difficiles à usiner, l'angle géométrique approprié de l'outil permet de tirer pleinement parti des performances de coupe de l'outil et d'améliorer l'efficacité de coupe. Il existe trois zones de déformation lors de la découpe d'un alliage de titane, comme le montre la figure .

(1) Zone de déformation de base I : déformation importante, force de coupe et chaleur de coupe provenant principalement de cette région. En gardant le tranchant tranchant et la transition de l'arc de la pointe du couteau, etc., le coefficient de frottement et la température de coupe pendant l'usinage de l'alliage de titane sont réduits pour éviter les copeaux et l'écaillage.

(2) Zone II de frottement et de déformation entre copeaux et face avant : elle affecte directement l'usure de la face avant de l'outil. En choisissant un angle avant plus petit pour augmenter la longueur de la puce et de la face avant de l'outil, l'usure de la face avant de l'outil est réduite.

(3) La pièce à usiner a été usinée en surface et la zone de déformation par usure de la face arrière III : un impact plus important sur l'écrouissage et l'usure de la face arrière de l'outil. En sélectionnant un angle arrière plus grand pour réduire la friction entre la face arrière de l'outil et la surface usinée.

2.3 Paramètres de coupe

Vitesse de coupe sur la durée de vie de l'outil Grande, plus la vitesse de coupe est élevée, plus la température du tranchant est élevée, choisissez donc une coupe à basse vitesse ; dans le même temps, la profondeur de coupe a un impact moindre sur la durée de vie de l'outil, de sorte que la rigidité des pièces et de la machine-outil permet, dans les conditions, l'utilisation d'une plus grande profondeur de coupe.

2.4 Liquide de refroidissement

La chaleur de la lame peut être évacuée et évacuée des copeaux, réduire la température de coupe, améliorer efficacement la productivité et améliorer la qualité de surface des pièces traitées. Le liquide de coupe général comprend trois catégories, à savoir l'eau ou la solution aqueuse alcaline, la solution d'huile soluble à base d'eau et la solution d'huile non soluble dans l'eau [2].

3 Processus de découpe des matériaux en alliage de titane

3.1 Tournage

Alliage de titane tournant facilement pour obtenir une bonne rugosité de surface, l'écrouissage n'est pas grave, mais la température de coupe est élevée, usure rapide de l'outil. Pour ces caractéristiques du tournage en alliage de titane, il convient de prêter attention au problème : (1) les paramètres de tournage tentent de choisir une coupe à basse vitesse et une grande profondeur de coupe. Pour l'ébauche, vitesse de coupe 45 ~ 70 m/min, avance 0,10 ~ 0,15 mm/r ; pour la finition, vitesse de coupe 80 ~ 100 m/min, avance 0,05 ~ 0,10 mm/r. (2) La force de serrage de finition ne doit pas être trop importante, réduisez la déformation des pièces traitées. (3) Après l'usinage, le contour de la pièce doit être à nouveau usiné selon l'itinéraire du dernier déplacement de l'outil pour éliminer la déformation de la pièce provoquée par la force de coupe et céder la place à l'outil.

3.2 Fraisage

Le fraisage des alliages de titane est plus difficile que le tournage, car le fraisage est une coupe intermittente et les copeaux sont faciles à lier au tranchant, formant des écailles, réduisant considérablement la durabilité de l'outil. Pour ces caractéristiques de fraisage de l'alliage de titane, il convient de prêter attention aux problèmes suivants : (1) utilisez généralement le fraisage lisse, le fraisage lisse lorsque la profondeur de coupe va de grande à petite, les copeaux d'épaisseur à fine, et toujours le côté fin de la côté arrière pour laisser les dents, la puce est facile à casser, améliore la durée de vie de l'outil. (2) L'ébauche a un faible impact sur la qualité de l'usinage et doit choisir une grande profondeur de coupe, une petite avance et une faible vitesse ; la finition doit réduire la déformation d'usinage, améliorer la qualité de la surface et utiliser une vitesse plus élevée et une faible profondeur de coupe. (3) Après l'usinage de l'alliage de titane, une couche durcie de 0,1 ~ 0,2 mm sera formée sur la surface usinée, de sorte que la profondeur de coupe secondaire doit être supérieure à {{7 }},2 mm ; La tolérance unilatérale de la réserve d'ébauche doit être supérieure à 0,2 mm.

4. Conclusion

Le document combine certains des résultats de recherche actuels et de l'expérience dans le processus de production, principalement des propriétés des matériaux en alliage de titane, des outils de coupe, des paramètres de coupe et du liquide de refroidissement et d'autres aspects de l'élaboration, résume le tournage de l'alliage de titane auquel le fraisage doit généralement prêter attention. les problèmes et les mesures de processus prises, et j'espère que les pairs pourront jouer un certain rôle de référence.