Обработка титановых сплавов

Титановые сплавы довольно сложны в обработке, здесь много подводных камней. Титану свойственны высокая твёрдость и прочность, а это увеличивает длину контакта инструмента с заготовкой. Эта особенность приводит к сложностям с удалением стружки, которая в отличие от стальной не ломается, что вызывает циклическую нагрузку на режущие кромки и образованию тонкой, длинной стружки.
При резании происходит сильное упрочнение, силы резания возрастают до 4-х раз, относительное удлинение снижается до 10%. Слишком низкая теплопроводность титана, во много раз меньшая чем у других металлов вызывает повышение температуры в контактной зоне, возникновение адгезии, а также возможное разрушение поверхностей режущей кромки детали и инструмента.
Кроме того, сохраняется высокая прочность и твёрдость при высокой температуре, из-за этого сильно возрастает удельная нагрузка на обрабатываемую поверхность. До 8/10 тепла уходит на заготовку и только 10-20% энергии идёт на стружку.

При механообработке титановых сплавов пластическое деформирование и тепловые нагрузки происходят неравномерно, что вызывает сильное снижение виброустойчивости резания.
В силу этих и других причин обработка титановых сплавов имеет такую последовательность.

• Начальный контакт;
• Мягкая деформация;
• Упрочнение обрабатываемого слоя;
• Образование стружки;
• Обеспечение малой теплопроводности и отвод энергии в зону контакта;
• Налипание стружки;
• Разрушение режущей кромки инструмента;

Усиление разрушения от вибрации;
Т.к. высокие требования к геометрии деталей строги, то должна делаться термическая обработка титанового сплава, которая обеспечит оптимизацию размеров деталей. Это обусловлено требованиями к технологии ГОСТа 17535.
Фрезерование твёрдого металла и мягкого, термообработанного имеет особенности:

• Высокая температура;
• Проточина в зоне резания;
• Особые требования к инструменту;

Требования к инструменту имеют такие особенности:

• Небольшой плановый угол;
• Повышенная твёрдость;
• Термостойкое покрытие головки;
• Большое количество зубьев фрезы;
• Острые кромки с закруглением;
• Черновая обработка под углом 45°;
• Положительная геометрия инструмента;

Для эффективной обработки заготовок из титановых сплавов инструмент, кроме вышеперечисленных требований, в зависимости от качеств заготовки, должен иметь такие свойства:
Инструмент без покрытия;
Инструмент с покрытием из спецсплавов типа Т6310 либо многослойное PVD;
Также качество изготовления деталей из титана и износ инструмента значительно зависят от режима подачи СОЖ в зону контакта.