Zu den Hauptgründen, warum Titanlegierungen schwierig zu bearbeiten sind, gehören ihre geringe Wärmeleitfähigkeit, hohe Schnitttemperaturen, schneller Werkzeugverschleiß und elastische Verformung während der Bearbeitung.
1. Geringe Wärmeleitfähigkeit
Die Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen beträgt nur 1/7 der von Stahl und 1/16 der von Aluminium. Dies bedeutet, dass die beim Schneiden entstehende Wärme nicht schnell abgeführt werden kann, wodurch die Temperatur in der Schneidzone schnell ansteigt und möglicherweise 1000 Grad übersteigt. Solche hohen Temperaturen können zu schnellem Werkzeugverschleiß und Absplitterungen führen und die Lebensdauer des Werkzeugs verkürzen.
2. Hohe Schnitttemperatur
Da sich die Wärme im Schneidbereich konzentriert, wird die Werkzeugkante leicht durch hohe Temperaturen beeinträchtigt, was die Leistung des Werkzeugmaterials beeinträchtigen und die Bearbeitungsgenauigkeit und die Oberflächenintegrität des Teils beeinträchtigen kann. Hohe Temperaturen können auch eine Kaltverfestigung auslösen, wodurch die Ermüdungsfestigkeit von Titanlegierungen verringert und die Leistung der Komponenten beeinträchtigt wird.
3. Schneller Werkzeugverschleiß
Titanlegierungen sind chemisch reaktiv und können leicht mit Werkzeugmaterialien reagieren, was zu einer Delaminierung der Beschichtung oder beschleunigtem Verschleiß führen kann. Daher ist es bei der Bearbeitung von Titanlegierungen in der Regel erforderlich, Hartmetallwerkzeuge oder spezielle Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl zu verwenden, um hohen Temperaturen und hohen Schnittlasten standzuhalten.
4. Elastische Verformung
Titanlegierungen haben einen relativ niedrigen Elastizitätsmodul, wodurch sie während der Bearbeitung anfällig für elastische Verformungen sind, insbesondere bei der Bearbeitung dünnwandiger oder ringförmiger Teile. Diese Verformung erhöht die Festigkeit und Härte des Materials an der Schneidstelle, wodurch der Schneiddruck, die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück weiter erhöht und mehr Wärme erzeugt wird.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Schwierigkeit bei der Verarbeitung von Titanlegierungen hauptsächlich auf deren physikalische und chemische Eigenschaften zurückzuführen ist, die zusammengenommen zu Herausforderungen bei der Bearbeitung führen. Daher müssen bei der Verarbeitung von Titanlegierungen geeignete Technologien und Werkzeuge eingesetzt werden, um die Bearbeitungseffizienz und die Qualität der Teile zu verbessern.
