Qual è il processo di macinazione della lega di titanio Gr5?

Lega di titanio Gr5, nota anche come Ti-6Al-4V, è una delle leghe di titanio più popolari. Le sue proprietà fisiche e meccaniche uniche rendono il processo di macinazione una sfida tecnica nell'industria manifatturiera.

 

 

 

(I) Vantaggi delle proprietà meccaniche

La lega di titanio Gr5 ha un'elevata resistenza specifica con una densità di 4,42 g/cm³. La sua resistenza alla trazione a temperatura ambiente è maggiore o uguale a 895 MPa, la resistenza allo snervamento è maggiore o uguale a 830 MPa e ha un'eccellente tenacità e resistenza alla fatica. Mantiene prestazioni stabili nell'intervallo di temperatura compreso tra -200 gradi e 500 gradi. Il suo modulo elastico comporta difficoltà nella rettifica di precisione. È adatto a condizioni di lavoro estreme.

 

(II) Proprietà chimiche e fisiche

La lega di titanio Gr5 forma una densa pellicola di ossido sulla sua superficie per una buona resistenza alla corrosione e biocompatibilità, quindi è adatta per impianti medici. Tuttavia, al di sopra dei 300 gradi, tende a reagire per formare composti fragili. La sua conduttività termica porta all'accumulo di calore durante la macinazione. È non-magnetico, con una durezza inferiore o uguale a 350HB allo stato ricotto, caratterizzato da un'elevata resistenza alla deformazione durante la lavorazione e difficoltà nella formazione di trucioli.

 

 

(I) Temperatura di macinazione eccessivamente elevata che può causare danni alla superficie

Durante la macinazione della lega di titanio Gr5, oltre il 90% del calore è concentrato entro 0,1 mm dalla superficie e la temperatura nella zona di macinazione può raggiungere i 1500 gradi. Ciò potrebbe causare bruciature superficiali, formare strati di TiO₂/TiN, indurre cricche da stress termico e ridurre significativamente la durata a fatica. Per i componenti aerospaziali, se è presente uno strato fragile ossidato di 5-10μm, la durata a fatica diminuirà di oltre il 50%.

 

(II) L'elevata attività chimica aggrava l'usura e l'ostruzione delle ruote

Ad alte temperature, la lega di titanio Gr5 reagisce con elementi come Al, Si e C nei grani abrasivi della mola. Ne risulta un'usura per diffusione dei grani abrasivi. I trucioli aderiranno e ostruiranno la mola, causandone la perdita di autoaffilatura-, il che aumenta la forza di affilatura e riduce la precisione. Le mole ordinarie in corindone bianco sono le più colpite, mostrando una rapida usura e una significativa diminuzione del rapporto di macinazione.

 

(III) La deformazione elastica influisce sulla precisione della lavorazione

La lega di titanio Gr5 ha un modulo elastico basso, pertanto durante la rettifica è probabile che si verifichino rigonfiamenti elastici e ritorno elastico, con conseguente profondità di rettifica effettiva insufficiente. Nel frattempo appariranno segni di vibrazioni che influenzeranno la superficie e la precisione della forma. La deformazione dei pezzi con pareti sottili-e curvi complessi è più significativa e può facilmente provocare deviazioni dimensionali.

 

(IV) Difficoltà nello smaltimento dei chip

I trucioli macinati sono lamellari ed estrusi-fessurati, di forma irregolare e di grandi dimensioni. È probabile che ostruiscano la mola, aumentino la forza di macinazione e il calore da attrito e peggiorino ulteriormente l'usura della mola e il danneggiamento del pezzo, formando un circolo vizioso.

 

 

(I) Selezione della mola

Ruota in corindone microcristallino: ha resistenza alle alte temperature e resistenza all'usura, mantenendo prestazioni stabili a 1500 gradi. Può ridurre l'usura chimica e la sua durata e l'efficienza di macinazione sono molto migliori di quelle delle mole in corindone bianco.

Mola CBN a grana-fine: può ridurre la forza di taglio e la temperatura di macinazione. La struttura porosa facilita la rimozione e il raffreddamento del truciolo. La mola deve essere ravvivata con una penna diamantata ogni 4 ore per rimuovere grani abrasivi opachi e trucioli aderenti, mantenendola affilata.

 

(II) Ottimizzazione dei parametri di macinazione

Requisito dei parametri principali: la temperatura nella zona di macinazione dovrebbe essere<300℃ .

Velocità lineare della ruota: 18-22 m/s. Può ridurre il calore da attrito di oltre il 50%. Per ogni diminuzione del 10% della velocità lineare, la temperatura diminuisce di circa il 20%.

Profondità di rettifica singola: 0,01-0,015 mm, adottando l'elaborazione a più passaggi. Un margine di 5 mm può essere controllato al di sotto di 250 gradi mediante 500 passaggi.

Velocità di avanzamento: 5-6 m/min. La combinazione sperimentale ottimale: velocità lineare 27 m/s + 0.01mm profondità di taglio + 12velocità di avanzamento m/min, raggiungendo un equilibrio tra efficienza e qualità.

 

(III) Aggiornamento del sistema di raffreddamento

Raffreddamento con nebbia d'olio a bassa-temperatura: cherosene per aviazione -10 gradi + aria compressa . Un ugello da 2 mm spruzza direttamente sulla zona di affilatura da una distanza di 5-8 mm, riducendo la temperatura e abbassando la velocità di combustione dell'utensile dal 25% all'8%. Può anche isolare l'ossigeno per proteggere la superficie.

Liquid Nitrogen Auxiliary Cooling: Only suitable for workpieces with a wall thickness >10 mm. Un ugello da 45 gradi spruzza azoto liquido a -196 gradi a una velocità di 10 l/h, riducendo la temperatura di molatura e prevenendo completamente la combustione dell'utensile.

Nota: ottimizza la posizione dell'ugello per un raffreddamento preciso ed evita crepe da shock termico causate dalla spruzzatura diretta di acqua fredda sull'alta-temperatura

superficie.

 

 

 

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