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Lavorazione del titanio e delle lege di titanio

L’industria medica, quella aerospaziale e degli stampi usano il titanio puro e le leghe di titanio. Questi materiali fanno parte dei materiali difficili da lavorare. Infatti l’evacuazione dei trucioli di questo materiale è molto difficile e questo comporta rischi di rottura dell’utensile e una riduzione della sua vita utile. (vedi Fig. 1)
 

 

<Fig. 1> Il truciolo ha aderito al tagliente

La DHF ha usato il suo team di Ricerca e Sviluppo e i suoi centri di lavoro per effettuare molti test su questi materiali allo scopo di realizzare utensili innovativi e con il migliore rivestimento.
Questo procedimento non è stato facile, come non è stato facile superare il livello dei prodotti del catalogo 2009.
Abbiamo fornito tutti i dettagli delle procedure ai clienti come potete vedere di seguito.

a: Quando l’utensile ha un improprio design della gola non è in grado di rompere il truciolo e produce lunghe estrusioni (vedi Fig. 2)

b: Quando l’utensile ha la migliore geometria il truciolo risulta sottile come un foglio. Questo significa un rendimento e una durata dell’utensile ottimali(vedi Fig. 2).

                 <Fig. 2> Forma imperfetta del truciolo                                                                        <Fig. 3>Forma perfetta del truciolo 

Tradizionalmente nella lavorazione del titanio VC raggiunge i 40-60 m/min, la DHF ha cambiato questo vecchio concetto, incrementando le performance ed estendendo la durata dell’utensile. Secondo i test effettuati dal nostro team di R&S, le nostre serie per il titanio raggiungono un Vc di 100-150 m/min; in condizioni di una buona evacuazione del truciolo possono fare una lavorazione di 0,8D in Aa e in Ap. Le serie per il titanio della DHF hanno una gamma completa di misure e di geometrie adatte ad ogni lavorazione, dallo spallamento, alle cave e alla filettatura.

A seguire la descrizioni delle serie per il Titanio DHF:

A. UTW

    1: Hanno uno speciale design della gola; Vc può arrivare a 120-150 m/min.

    2: Alta velocità, alto avanzamento e ampia profondità di passata; adatta alla sgrossatura.

    3: Può lavorare da 0.5D a 0.8D sia in cava (Aa) che in spallamento.

B. UTH / UTHR

     1: UTH/UTHR sono adatte sia alla sgrossatura che alla finitura.

     2: Hanno uno speciale design dell’elica; Vc può arrivare a 130 m/min.

     3: Può lavorare da 0.5D a 0.8D sia in cava (Aa) che in spallamento.

     4: In finitura permettono di ottenere una superficie ottimale.

C. UTJ

     1: UTJ va bene sia per lo sgrosso che per la finitura.

     2: Lo speciale concetto di scanalatura e il suo design permettono una facile rimozione del truciolo e una bassa viscosità..

     3: UTJ è adatta alla lavorazione di spallamento e la profondità di passata è di 3D.

D. WWB

     1: WWB è una fresa da sgrosso.

     2: E’ adatto alla lavorazione del Titanio e del Titanio indurito < es. Fig.4 >

     3: Può lavorare da 0.5D a 0.8D sia in cava (Aa) che in spallamento.

   Dobbiamo capire le caratteristiche e le precauzioni, quando si desidera lavorare il titanio. Abbiamo condiviso la nostra esperienza come segue.Caratteristiche: lega di titanio: la densità è inferiore 4.5g/cm3, solo il 60% del ferro, generalmente noto con alluminio, magnesio come metallo leggero mentre la lega di titanio, la lega di alluminio e la lega di magnesio sono chiamate leghe leggere.
  Molti paesi conoscono l’importanza del titanio e della sua ricerca, applicazione e sviluppo.
   Il titanio negli anni ’50 è un importante metallo strutturale. La sua elevata tenacia, la sua buona resistenza alla corrosione e al calore e la sua facilità di saldatura ne favoriscono l’utilizzo in vari campi. Specialmente la sua elevata durezza e la facilità di saldatura lo rendono il materiale adatto alla fabbricazione di mazze da golf.
   Nel 1954, Stati Uniti d'America è riuscita a sviluppare la lega Ti (titanio)-6Al (alluminio)-4V (allume).
La lega Ti-6Al-4V ha resistenza al calore, duttilità, durezza, lavorabilità, saldabilità, resistenza alla corrosione e biocompatibilità per raggiungere i migliori standard. L’utilizzo della lega Ti-6Al-4V è arrivato dal 75 all’ 85% di tutte le leghe di titanio.

   Quando la durezza del titanio è maggiore di HB350, il taglio sarà particolarmente difficile. Quando la durezza della lega di titanio è inferiore al HB300 c’è il rischio di intasamento del truciolo e non è facile lavorarlo.
Con le leghe di titanio, inoltre, c’è anche il rischio che l'affinità chimica del materiale dell’utensile, potenziata dalle condizioni di temperatura elevata e di taglio per unità di superficie, causi un fenomeno di usura adesiva, come l'esempio illustrato dalla  <. Fig. 1>.

La conducibilità termica di titanio non è elevata (equivalente a 1/5 ~ 1/7 del S45C),
Il truciolo prodotto è sottile di conseguenza il calore non è facile da disperdere durante la lavorazione. Il calore si concentra principalmente in scala più piccola nell'area di taglio ed in prossimità del bordo di taglio. La temperatura di taglio è alta.
Con l’elevata temperatura di taglio durante la lavorazione l’attività chimica del titanio consiste nel fatto che l'esterno può facilmente assorbire l'ossigeno e l'azoto nell'aria. Il materiale cambia quindi facilmente le sue caratteristiche (ad esempio può diventare. duro e fragile). Allo stesso tempo la deformazione plastica nel processo di taglio può anche causare un indurimento superficiale.

La refrigerazione non solo riduce la resistenza tra i componenti ma anche il rischio di danni alla fresa. Quindi è una caratteristica molto importante quando si lavora titanio.

A causa di tutti questi processi chimici e fisici la lega di titanio si modifica. La sua superficie diventa  dura, fragile e irregolare. In queste condizioni il tagliente si danneggia facilmente. (Si consiglia di usare la serie per il Titanio WWB. WWB può facilmente risolvere questo difficile problema.) <Es. Fig. 4>.
 

<Fig. 4>Lega di titanio

 

Consideranto i fattori esposti prima, seguite sempre i seguenti punti quando lavorate titanio e leghe di titanio.

A.Scegliete la fresa appropriata

B.Usate una refrigerazione con un emulsione ad alta pressione (es. Fig. 5)

C.Usate dei parametri di taglio adatti

D.Anche il programma di taglio (CAM) è molto importante.

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 <Fig. 5> Esempio di utilizzo di una refrigerazione con emulsione ad alta pressione

 

Comprendere le funzioni del prodotto è la scelta giusta per dimostrare le capacità eccellenti dell’utensile.

Scritto dal Centro Tecnologico DHF

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