Nell’industria manifatturiera di oggi, il titanio e le sue leghe sono diventati punti fermi nelle applicazioni aerospaziali, mediche, automobilistiche e delle armi da fuoco. Questo metallo popolare è resistente alla ruggine e agli agenti chimici, è riciclabile ed è estremamente forte per il suo peso. Tuttavia, ci sono diverse sfide che devono essere considerate quando si lavora il titanio e si selezionano gli strumenti e i parametri appropriati per il lavoro.
Varietà di titanio
Il titanio è disponibile in molte varietà, compresi quasi 40 gradi ASTM, oltre a diverse leghe aggiuntive. I gradi da 1 a 4 sono considerati titanio commercialmente puro con diversi requisiti di resistenza alla trazione finale. Il grado 5 (Ti6Al4V o Ti 6-4) è la combinazione più comune, in lega con il 6% di alluminio e il 4% di vanadio. Anche se il titanio e le sue leghe sono spesso raggruppati insieme, ci sono alcune differenze chiave tra di loro che devono essere notate prima di determinare l’approccio di lavorazione ideale.
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Preoccupazioni per il titanio
Ritenuta
Anche se il titanio può avere proprietà del materiale più desiderabili del vostro acciaio medio, si comporta anche in modo più flessibile, e spesso non è rigido come altri metalli. Questo richiede una presa sicura sui pezzi in titanio e una configurazione della macchina il più rigida possibile. Altre considerazioni includono l’evitare tagli interrotti, e mantenere l’utensile in movimento in ogni momento di contatto con il pezzo. Soffermarsi su un foro o fermare un utensile vicino ad una parete profilata causerà lo sfregamento dell’utensile – creando un eccesso di calore, indurendo il materiale e causando un’usura prematura dell’utensile.
Generazione di calore
Il calore è un nemico formidabile, e la generazione di calore deve essere considerata quando si selezionano velocità e avanzamenti. Mentre i gradi commercialmente puri di titanio sono più morbidi e più gommosi della maggior parte delle sue leghe, l’aggiunta di elementi di lega aumenta tipicamente la durezza del titanio. Questo aumenta le preoccupazioni riguardo al calore generato e all’usura dell’utensile. Mantenere un carico di trucioli più grande ed evitare lo sfregamento non necessario aiuta le prestazioni dell’utensile nelle leghe di titanio più dure, e ridurrà al minimo la quantità di incrudimento prodotto. La scelta di un numero di giri più basso, abbinato ad un maggiore carico di trucioli, può fornire una riduzione significativa della temperatura rispetto alle opzioni a velocità più elevata. A causa delle sue proprietà di bassa conduzione, mantenere le temperature ad un minimo metterà meno stress sull’utensile e ridurrà l’usura. L’uso di refrigerante ad alta pressione è anche un metodo efficace per ridurre la generazione di calore quando si lavora il titanio.
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Foto per gentile concessione di @RebootEng (Instagram)
Galling e Built-Up Edge
Il prossimo ostacolo da considerare è che il titanio ha una forte tendenza ad aderire ad un utensile da taglio, creando built-up edge. Questo è un problema difficile che può essere ridotto utilizzando quantità abbondanti di refrigerante ad alta pressione diretto alla superficie di taglio. L’obiettivo è quello di rimuovere i trucioli il più presto possibile per prevenire un nuovo taglio, e mantenere le scanalature pulite e libere da detriti. Il galling è una grande preoccupazione nei gradi commercialmente puri di titanio a causa della loro natura “gommosa”. Questo può essere affrontato usando le strategie menzionate in precedenza, come l’avanzamento continuo in tutti i momenti di contatto con il pezzo, e l’uso di molto refrigerante ad alta pressione.
Soluzioni per il titanio
Mentre le preoccupazioni principali quando si lavora il titanio e le sue leghe possono cambiare, i metodi per mitigarle rimangono piuttosto costanti. Le idee principali sono di evitare gallerie, generazione di calore, incrudimento e deflessione del pezzo o dell’utensile. Usare molto refrigerante ad alta pressione, mantenere basse le velocità e alti gli avanzamenti, mantenere l’utensile in movimento quando è in contatto con il pezzo, e usare una configurazione più rigida possibile.
Inoltre, la selezione di un rivestimento adeguato dell’utensile può aiutare a rendere il vostro lavoro un successo. Con l’alto calore generato durante le operazioni di lavorazione del titanio, avere un rivestimento che può adeguatamente affrontare la temperatura è la chiave per mantenere le prestazioni durante un’operazione. Il rivestimento adeguato aiuterà anche a evitare la formazione di gallerie e a evacuare efficacemente i trucioli. I rivestimenti come il Nitruro di Titanio Alluminio (AlTiN Nano) di Harvey Tool producono uno strato di ossido alle alte temperature e aumentano la lubrificazione dell’utensile.
Come il titanio e le sue molte leghe continuano a crescere nell’uso in varie industrie, sempre più macchinisti saranno incaricati di tagliare questo materiale difficile. Tuttavia, la gestione del calore e l’appropriata evacuazione dei trucioli, se accoppiati con il rivestimento corretto, consentiranno un’esecuzione di successo.
