In qualità di fornitore leader di taglio di leghe di titanio, ho assistito in prima persona all'intricata relazione tra velocità di taglio e morfologia del truciolo nel taglio di leghe di titanio. Le leghe di titanio sono rinomate per il loro eccezionale rapporto resistenza/peso, resistenza alla corrosione e prestazioni alle alte temperature. Tuttavia, proprio queste proprietà li rendono difficili da lavorare. Uno dei fattori chiave che incidono in modo significativo sul processo di lavorazione è la velocità di taglio, che ha un profondo effetto sulla morfologia del truciolo risultante.
Le basi del taglio delle leghe di titanio
Le leghe di titanio sono ampiamente utilizzate nell'industria aerospaziale, medica e automobilistica grazie alle loro proprietà superiori. Durante il taglio delle leghe di titanio, l'utensile da taglio è sottoposto a temperature e forze elevate. Il calore generato durante il taglio può causare una rapida usura dell'utensile e l'elevata resistenza delle leghe di titanio richiede un processo di taglio robusto. Il truciolo che si forma durante il taglio è un indicatore cruciale dell'efficienza del processo di taglio e della qualità della superficie lavorata.
Influenza della velocità di taglio sulla formazione del truciolo
Basse velocità di taglio
A velocità di taglio basse, tipicamente inferiori a 20 m/min, i trucioli formati sono spesso continui e lunghi. Il movimento relativamente lento dell'utensile da taglio consente al materiale di deformarsi plasticamente in modo più controllato. La sollecitazione di taglio che agisce sul materiale è sufficiente a far sì che il materiale scorra e formi un truciolo continuo. Tuttavia, questo ha i suoi svantaggi. La bassa velocità di taglio si traduce in una grande forza di taglio, poiché l'utensile deve lavorare di più per rimuovere il materiale. Inoltre, i trucioli lunghi e continui possono impigliarsi attorno all'utensile da taglio o al pezzo da lavorare, interferendo con il processo di taglio e causando potenzialmente danni alla superficie.
Ad esempio, in alcune operazioni di taglio di leghe di titanio a bassa velocità, i trucioli continui possono avvolgersi attorno al fianco dell'utensile da taglio, aumentando l'attrito tra l'utensile e il pezzo. Ciò non solo porta ad una maggiore usura dell'utensile ma può anche causare vibrazioni durante il taglio, riducendo la precisione dimensionale del pezzo lavorato.
Velocità di taglio moderate
Nell'intervallo da 20 a 60 m/min la morfologia del truciolo inizia a cambiare. I chip vengono segmentati. La maggiore velocità di taglio aumenta la velocità di deformazione del materiale da tagliare. Di conseguenza, il materiale subisce un taglio periodico, rompendo il truciolo in segmenti. Questa segmentazione è vantaggiosa poiché riduce la forza di taglio rispetto al taglio a bassa velocità. I trucioli segmentati sono inoltre più facili da gestire e possono essere efficacemente evacuati dalla zona di taglio, prevenendo l'aggrovigliamento dei trucioli.
La formazione di trucioli segmentati a velocità di taglio moderate può essere attribuita al fenomeno del taglio adiabatico. Il taglio ad alta velocità genera in breve tempo una grande quantità di calore localizzato nel piano di taglio. La combinazione di elevata velocità di deformazione e riscaldamento rapido fa sì che il materiale nel piano di taglio perda la sua resistenza, portando alla formazione di bande di taglio adiabatiche e, successivamente, di trucioli segmentati.
Elevate velocità di taglio
Quando la velocità di taglio supera i 60 m/min i trucioli possono diventare più frammentati e di forma irregolare. A queste velocità elevate, la generazione di calore è estremamente rapida e il materiale subisce velocità di deformazione molto elevate. Il calore intenso può causare lo scioglimento o la bruciatura dei trucioli sui bordi, determinando un cambiamento nelle proprietà fisiche e chimiche del truciolo.
I trucioli altamente frammentati possono rappresentare sfide nell'evacuazione dei trucioli. Anche se non si impigliano come i trucioli continui a basse velocità, possono essere sufficientemente piccoli da intasare i canali del refrigerante o il sistema di rimozione dei trucioli. Inoltre, le alte temperature durante il taglio ad alta velocità possono accelerare l'usura dell'utensile, poiché il materiale dell'utensile potrebbe ammorbidirsi o reagire chimicamente con la lega di titanio.
Implicazioni per i fornitori di taglio di leghe di titanio
In qualità di fornitore di taglio di leghe di titanio, comprendere gli effetti della velocità di taglio sulla morfologia del truciolo è fondamentale per fornire soluzioni ottimali ai clienti. Dobbiamo consigliare la velocità di taglio adeguata in base ai requisiti specifici dell'operazione di lavorazione.
Per le applicazioni in cui la finitura superficiale è della massima importanza, come negli impianti medici, è preferibile una velocità di taglio moderata per ottenere trucioli segmentati e forze di taglio ridotte, con il risultato di una superficie di migliore qualità. D'altro canto, per la produzione di grandi volumi con requisiti di finitura superficiale meno rigorosi, si potrebbe prendere in considerazione una velocità di taglio più elevata per aumentare la produttività, sebbene possano essere necessarie misure aggiuntive per l'evacuazione dei trucioli e il raffreddamento dell'utensile.
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Riferimenti
- Astakhov, vicepresidente (2010). Teoria e pratica del taglio dei metalli. Stampa CRC.
- Shaw, MC (2005). Principi del taglio dei metalli. Stampa dell'Università di Oxford.
- Trent, EM e Wright, PK (2000). Taglio dei metalli. Butterworth-Heinemann.