Nel complesso, le difficoltà nella lavorazione delle leghe di titanio possono essere attribuite ai seguenti quattro motivi principali, che lavorano insieme per provocare una breve durata dell'utensile, una bassa efficienza di lavorazione e costi elevati:
Difficoltà principale 1: Scarsa conduttività termica - "Il calore non può dissiparsi, causando la combustione dello strumento"
Descrizione del problema: La conduttività termica delle leghe di titanio è molto bassa, circa solo 1/5 di quella dell'acciaio e 1/16 di quella dell'alluminio. Ciò significa che la grande quantità di calore generata durante il processo di taglio non può essere dissipata rapidamente attraverso i trucioli o il pezzo in lavorazione.
Conseguenza diretta: fino all'80% del calore di taglio si accumula sul tagliente stretto dell'utensile, causando temperature locali estremamente elevate sulla punta (che possono facilmente superare i 1000 gradi anche a velocità di taglio inferiori). Le alte temperature ammorbidiscono rapidamente il materiale dell'utensile, provocando una rapida usura e scheggiatura. Questo è il motivo principale che limita l'aumento della velocità di taglio.
Sfida principale 2: Elevata reattività e affinità chimica - "Adesione dell'utensile, strappo del materiale dell'utensile"
Descrizione del problema: il titanio è altamente reattivo chimicamente alle alte temperature e reagisce facilmente con la maggior parte dei materiali per utensili (in particolare il cobalto nel carburo cementato), determinando "affinità".
Conseguenza diretta: ciò porta a una grave "usura dei taglienti" e "usura per diffusione". Il titanio fuso aderisce alla superficie dell'utensile come una "colla" e, sotto la spazzolatura dei trucioli, strappa via il materiale dell'utensile poco a poco. Ciò limita l'aumento della velocità di taglio e provoca guasti anomali all'utensile.
Sfida principale 3: Elevata resistenza pur mantenendo la resistenza alle alte-temperature - "Duro e tenace, con enormi forze di taglio"
Descrizione del problema: le leghe di titanio hanno un rapporto-resistenza-peso molto elevato. Ancora più importante, mantengono una resistenza e una durezza molto elevate a temperature elevate (ovvero, hanno una buona "resistenza alle alte-temperature" o "resistenza termica"). Quando si lavora l'acciaio comune, il calore generato nella zona di taglio ammorbidisce il materiale, facilitando il taglio; tuttavia, le leghe di titanio rimangono "robuste" anche alle alte temperature.
Conseguenza diretta: sono necessarie forze di taglio molto elevate, il che richiede che l'utensile da taglio stesso abbia una resistenza e una tenacità estremamente elevate, altrimenti possono verificarsi scheggiature o rotture. Le enormi forze di taglio pongono requisiti elevati anche alla potenza della macchina utensile e alla rigidità del sistema di processo.
Difficoltà principale 4: Modulo elastico basso - "Deflessione dell'utensile, vibrazioni, difficile garantire la precisione della lavorazione"
Descrizione del problema: le leghe di titanio hanno un modulo elastico relativamente basso, il che significa che sono "più morbide" e meno rigide.
Conseguenze dirette: Deflessione dell'utensile: sotto le forze di taglio, il pezzo (soprattutto le parti con pareti sottili-) è soggetto a deformazione elastica e ritorna indietro dopo la lavorazione, facendo sì che la profondità di taglio effettiva sia inferiore al valore impostato, il che influisce sulla precisione della lavorazione e sulla stabilità dimensionale. Vibrazioni e vibrazioni: inducono facilmente vibrazioni di taglio, che non solo influiscono sulla qualità della superficie ma sottopongono anche l'utensile a sollecitazioni alternate, portando a scheggiatura prematura.
Maggiore usura sul fianco: la superficie lavorata produce un forte attrito con il fianco dell'utensile a causa del recupero elastico, accelerando l'usura del fianco.
