In qualità di fornitore affidabile di barre di titanio Gr12, incontro spesso clienti desiderosi di conoscere gli utensili da taglio più adatti per la lavorazione di questo specifico grado di titanio. Il titanio Gr12 è una lega versatile nota per la sua eccellente resistenza alla corrosione, elevata resistenza e buona saldabilità, che la rendono una scelta popolare in vari settori come quello aerospaziale, medico e chimico. Tuttavia, la lavorazione del titanio Gr12 può essere impegnativa a causa delle sue proprietà uniche e la selezione degli utensili da taglio giusti è fondamentale per ottenere risultati efficienti e di alta qualità.
Comprendere le sfide della lavorazione del titanio Gr12
Prima di approfondire gli utensili da taglio adatti, è essenziale comprendere le sfide associate alla lavorazione del titanio Gr12. Le leghe di titanio, incluso il Gr12, hanno una conduttività termica relativamente bassa. Ciò significa che durante il processo di lavorazione, il calore generato sul tagliente non viene dissipato rapidamente. Di conseguenza, il tagliente può essere esposto a temperature elevate, che possono portare a una rapida usura dell'utensile, a una scarsa finitura superficiale e persino alla rottura dell'utensile.
Inoltre, le leghe di titanio hanno un'elevata reattività chimica con i materiali degli utensili da taglio a temperature elevate. Ciò può far sì che il titanio aderisca all'utensile da taglio, formando bordi di riporto che influiscono sulle prestazioni di taglio e sulla qualità della superficie della parte lavorata. Inoltre, il titanio Gr12 ha un elevato rapporto resistenza/peso, che richiede che gli utensili da taglio abbiano resistenza e tenacità sufficienti per resistere alle forze di taglio.
Materiali adatti per utensili da taglio
Utensili da taglio in carburo
Il carburo è uno dei materiali da taglio più comunemente utilizzati per la lavorazione del titanio Gr12. Il carburo di tungsteno, in particolare, offre un'eccellente durezza e resistenza all'usura. Gli utensili in metallo duro rivestiti sono ancora più efficaci poiché il rivestimento fornisce un ulteriore strato di protezione contro il calore e l'usura. Ad esempio, i rivestimenti in nitruro di titanio (TiN) possono ridurre l'attrito e migliorare la resistenza dell'utensile all'adesione.
Quando si utilizzano utensili da taglio in metallo duro per titanio Gr12, è importante selezionare la qualità giusta. Generalmente si preferisce una qualità di metallo duro a grana fine poiché offre una migliore tenacità e resistenza all'usura. Anche i parametri di taglio, come velocità di taglio, velocità di avanzamento e profondità di taglio, devono essere regolati attentamente per evitare il surriscaldamento dell'utensile. In genere, si consiglia una velocità di taglio inferiore e una velocità di avanzamento moderata per prevenire un'eccessiva usura dell'utensile.
Utensili da taglio in ceramica
Gli utensili da taglio in ceramica sono un'altra opzione per la lavorazione del titanio Gr12. Hanno elevata durezza, eccellente stabilità termica e bassa reattività chimica con il titanio. Le ceramiche a base di allumina e le ceramiche a base di nitruro di silicio sono due tipi comuni utilizzati nella lavorazione del titanio.
Le ceramiche a base di allumina sono adatte per operazioni di finitura grazie alla loro capacità di produrre una buona finitura superficiale. Le ceramiche a base di nitruro di silicio, invece, sono più adatte per le operazioni di sgrossatura poiché hanno una maggiore tenacità e possono sopportare forze di taglio più elevate. Tuttavia, gli utensili da taglio in ceramica sono relativamente fragili e richiedono un'attenta manipolazione e una precisa selezione dei parametri di taglio. Una velocità di taglio elevata e un avanzamento basso vengono spesso utilizzati durante la lavorazione con utensili ceramici per sfruttare le loro proprietà termiche e ridurre il rischio di rottura dell'utensile.
Utensili da taglio in nitruro di boro cubico (CBN).
Gli utensili da taglio CBN sono estremamente duri e hanno un'eccellente stabilità termica. Sono adatti per la lavorazione ad alta velocità del titanio Gr12. Gli utensili in CBN possono resistere a temperature di taglio elevate senza un'usura significativa, rendendoli ideali per applicazioni in cui è richiesta un'elevata produttività.
Tuttavia, gli utensili da taglio CBN sono relativamente costosi. Vengono generalmente utilizzati per operazioni di finitura su componenti di alta precisione o in ambienti di produzione di massa dove il costo per pezzo può essere giustificato dall'aumento della produttività e della durata dell'utensile. Quando si utilizzano utensili CBN, è importante garantire un'adeguata applicazione del refrigerante per controllare la temperatura e prevenire danni termici all'utensile.
Geometrie degli utensili da taglio
Angolo di inclinazione
L'angolo di spoglia di un utensile da taglio gioca un ruolo significativo nella lavorazione del titanio Gr12. Un angolo di spoglia positivo può ridurre la forza di taglio e migliorare il deflusso dei trucioli. Tuttavia, per la lavorazione del titanio, spesso si preferisce un angolo di spoglia positivo piccolo o addirittura un angolo di spoglia zero. Questo perché un angolo di spoglia positivo elevato può rendere il tagliente più debole e più incline alla scheggiatura a causa delle elevate forze di taglio e delle temperature associate alla lavorazione del titanio.
Angolo di spoglia
L'angolo di spoglia è importante per evitare che l'utensile sfreghi contro la superficie lavorata. Per garantire un taglio regolare e ridurre l'attrito è necessario un angolo di spoglia sufficiente, generalmente compreso tra 6° e 12°. Ciò aiuta a prevenire la generazione di calore e l'usura degli utensili.
Raggio del tagliente
Un tagliente affilato è generalmente preferito per la lavorazione del titanio Gr12. Tuttavia, un bordo molto affilato può essere fragile e soggetto a scheggiature. Un raggio del tagliente piccolo, intorno a 0,01 - 0,03 mm, può fornire un buon equilibrio tra affilatura e robustezza del tagliente. Ciò consente all'utensile di tagliare in modo efficiente mantenendo la sua integrità durante il processo di lavorazione.
Parametri di taglio
Velocità di taglio
La velocità di taglio è un parametro critico nella lavorazione del titanio. Per il titanio Gr12 si consiglia una velocità di taglio relativamente bassa rispetto ad altri materiali. L'esatta velocità di taglio dipende dal materiale dell'utensile da taglio, dalla geometria dell'utensile e dall'operazione di lavorazione specifica. Per gli utensili da taglio in metallo duro, la velocità di taglio può variare da 30 a 60 m/min, mentre per gli utensili in ceramica può essere superiore, fino a 150 m/min.
Tasso di avanzamento
La velocità di avanzamento deve essere selezionata attentamente per garantire un'efficiente rimozione dei trucioli e una buona finitura superficiale. Una velocità di avanzamento moderata è solitamente preferita per la lavorazione del titanio Gr12. Se la velocità di avanzamento è troppo elevata, può aumentare la forza di taglio e causare un'eccessiva usura dell'utensile. D’altro canto, una velocità di avanzamento molto bassa può portare ad una scarsa produttività. Una velocità di avanzamento tipica per utensili in metallo duro durante la lavorazione del titanio Gr12 è di circa 0,1 - 0,2 mm/giro.
Profondità di taglio
Anche la profondità di taglio influisce sul processo di lavorazione. Si consiglia una profondità di taglio da piccola a moderata per ridurre la forza di taglio e la generazione di calore. Per le operazioni di sgrossatura è possibile utilizzare una profondità di taglio compresa tra 1 e 3 mm, mentre per le operazioni di finitura è più appropriata una profondità di taglio compresa tra 0,1 e 0,5 mm.
Conclusione
La selezione degli utensili da taglio e dei parametri di taglio giusti è fondamentale per una lavorazione di successo delle barre di titanio Gr12. Gli utensili da taglio in metallo duro, ceramica e CBN presentano ciascuno i propri vantaggi e sono adatti a diverse operazioni di lavorazione ed esigenze di produzione. Comprendendo le sfide della lavorazione del titanio e scegliendo attentamente il materiale dell'utensile da taglio, la geometria e i parametri di taglio, i produttori possono ottenere pezzi lavorati di alta qualità con produttività e durata dell'utensile migliorate.
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Riferimenti
- "Lavorazione delle leghe di titanio", Manuale ASM, volume 16: Lavorazione
- "Tecnologia degli utensili da taglio per leghe di titanio", Istituto degli utensili da taglio industriale
- "Processi di lavorazione avanzati per leghe di titanio", Journal of Manufacturing Science and Engineering
