Når det kommer til bearbejdningtitanlegeringer, den første titanlegering, der kommer til at tænke på, er sandsynligvis Ti-6Al-4V. Ti-6Al-4V er verdens tidligst udviklede og mest udbredte titanlegering, der tegner sig for mere end halvdelen af alle titanlegeringsprodukter. Især for de blomstrende humanoide robotter er Ti-6Al-4V det foretrukne materiale på grund af dets rimelige pris, høje styrke og lette krav. Ti-6Al-4V's nominelle sammensætning er 6% aluminium (Al) og 4% vanadium (V). Aluminium er det -fasestabiliserende element, der forbedrer legeringens rumtemperatur og højtemperaturstyrke, mens vanadium er det -fasestabiliserende element, hvilket forbedrer materialets forarbejdningsplasticitet og termiske stabilitet. Denne + dobbeltfasede struktur giver Ti-6Al-4V legeringer fremragende omfattende mekaniske egenskaber. Men for at fremstille Ti-6Al-4V titanlegeringsdele, der opfylder monteringskravene, er bearbejdning et uundgåeligt problem. Så i dag vil vi diskutere, hvorfor bearbejdning af Ti-6Al-4V titanlegeringer er vanskeligt set ud fra dets materialeegenskaber.
Af alle de faktorer, der bidrager til vanskeligheden ved at bearbejde Ti-6Al-4V, er dens ekstremt lave termiske ledningsevne bredt anerkendt som den mest kritiske og afgørende. Dette er som en Pandoras æske, der udløses af skæreprocessen, der forårsager en række kædereaktioner og dominerer dens bearbejdningsudfordringer. Metalskæring er i bund og grund en voldsom plastisk deformation, hvor 99 % af den mekaniske energi omdannes til varme. Almindelige stål og aluminiumslegeringer kan med deres gode termiske ledningsevne bortføre 60 %-80 % af varmen gennem spånerne, hvor det meste af varmen bliver båret væk af spånerne, så kun 10 %-20 % skal påføres skæreværktøjet. Imidlertid har Ti-6Al-4V ekstremt lav varmeledningsevne, kun 1/6-1/7 af medium kulstofstål såsom 45 stål og 1/16 af aluminiumlegeringer, hvilket gør den til en "termisk isolator." Dette resulterer i, at over 80 % af varmen er stærkt koncentreret i det smalle område ved værktøjsspidsen, hvilket danner ekstrem varmeakkumulering. Denne kontinuerlige varmeakkumulering kan nemt nå eller endda overstige 1000 grader, så høje temperaturer er katastrofale for skærende værktøjer. For eksempel kan høje temperaturer forårsage termisk blødgøring af værktøjsmaterialer som cementeret hårdmetal og højhastighedsstål, hvilket drastisk reducerer deres hårdhed og slidstyrke. Samtidig aktiverer den atomdiffusion, hvilket forværrer diffusion og klæbemiddelslid mellem værktøj og emne. Opbygget kantafskalning kan også forårsage kraterslid, og oxidationsreaktioner i et iltrigt miljø med høj temperatur slider værktøjet yderligere. I mellemtiden, for bearbejdede titanlegeringer, overføres høje temperaturer til den bearbejdede overflade, hvilket forårsager overfladeforbrændinger, metallografiske ændringer og svækker delenes træthedsydelse og korrosionsbestandighed. Det fremmer også reaktionen af Ti-6Al-4V overfladelaget med O- og N-elementer i luften, og danner et tyndt, skørt og hårdt lag eller nitridlag. Dette lag gør ikke kun skæring vanskeligt, men slider også skærkanten og forværrer arbejdshærdningen, hvilket skaber en ond cirkel.
Endnu vigtigere er det, at det høje-temperaturmiljø forårsaget af lav varmeledningsevne fungerer som en katalysator, hvilket i høj grad forstærker de negative virkninger af andre vanskelige-at-bearbejdelige egenskaber. For eksempel aktiverer det kemisk aktivitet, hvilket intensiverer kemiske reaktioner mellem værktøjet og emnet, hvilket vi vil diskutere i et senere afsnit. Derfor løser styring af akkumuleringen af skærevarme halvdelen af problemet med Ti-6Al-4V-bearbejdning. Derfor er kerneformålet med optimeringsstrategier såsom nye værktøjsbelægninger, højtryks- og lavtemperaturkøling at effektivt kontrollere varmeakkumulering i skærezonen.
Mikrostrukturen og chipmorfologien af Ti-6Al-4V påvirker også dens bearbejdelighed væsentligt. Endnu vigtigere er det, at alle disse faktorer ikke er isolerede, men indbyrdes forbundne, og danner et komplekst,-selvforstærkende "svært-at-bearbejdeligt system".
Baoji Reliab Metal Materials Co.,Ltd
Mobil: 0086 13092900605
Salgsafdeling 1: WhatsApp +8613092900605 (Mr.Gary)
Salgsafdeling 2: +8613092913521(Fru Sophia)
Adresse: No.35 Baoti Rd, Weibin District, Baoji, Kina
