No domínio da usinagem de ligas de titânio, a escolha das ferramentas tem um impacto direto na eficiência da produção, na qualidade da usinagem e no controlo global dos custos.Escolher materiais inadequados para ferramentas pode levar ao rápido desgaste, aumento da frequência de substituição e despesas significativamente mais elevadas de ferramentas.A selecção das ferramentas adequadas para equilibrar desempenho e custo é um desafio crucial para qualquer empresa envolvida no processamento de liga de titânioEste artigo examina os materiais comuns de ferramentas para usinagem de titânio e fornece orientações práticas para a selecção de ferramentas para otimizar processos e reduzir custos.

Os principais materiais de ferramentas disponíveis hoje se dividem em quatro categorias principais: aço de alta velocidade (HSS), ligas à base de cobalto, carburo e cerâmica.Cada material possui características e aplicações distintasA compreensão destas propriedades constitui a base para a escolha adequada das ferramentas.

O aço de alta velocidade deriva seu nome de sua capacidade de manter o desempenho de corte em velocidades de rotação elevadas.de composição exata variada por fornecedorEnquanto as ferramentas HSS podem trabalhar ligas de titânio,A sua baixa resistência ao desgaste torna-os impraticáveis para ambientes de produção de alto volume, onde mudanças frequentes de ferramentas reduziriam a eficiência e aumentariam os custos de mão-de-obra..

As ligas à base de cobalto, compostas principalmente de cobalto, cromo e tungstênio, oferecem boa resistência ao desgaste.Estas ligas lutam com ligas de titânio de alta dureza.Apesar de adequados para metais mais moles, a sua aplicação na usinagem de titânio permanece limitada.

Atualmente, as ferramentas de carburo dominam a usinagem de ligas de titânio.Este material mantém uma dureza excepcional a altas temperaturas, oferecendo uma resistência superior ao desgaste e à deformação plásticaOutras vantagens incluem excelente condutividade térmica e elevado módulo elástico.A maioria das ferramentas de carburo tem revestimentos especializados para aumentar a resistência ao desgasteQuando combinadas com revestimentos apropriados, as ferramentas de carburo proporcionam uma vida útil prolongada da ferramenta e uma qualidade de usinagem superior.

As ferramentas cerâmicas beneficiam da inércia química, tornando-as ideais para metais reativos como o titânio.As ferramentas de cerâmica sofrem de fragilidade significativa e de vulnerabilidade a choques térmicos e mecânicosMuitos peritos observam um desempenho imprevisível em condições desfavoráveis de usinagem, que exige uma consideração cuidadosa dos parâmetros de funcionamento na selecção de ferramentas cerâmicas.

A equação de vida útil da ferramenta de Taylor fornece uma estrutura matemática para a seleção de materiais de ferramenta ideais para aplicações específicas:

Onde:

• V = velocidade de corte (m/min)
• T = duração da ferramenta (min)
• C = Velocidade de corte a 1 minuto de duração da ferramenta (constante dependente do material)
• n = exponente de Taylor (normalmente 0,1-0,3), determinado pelo material da ferramenta, pela peça e pelas condições de corte

Esta equação estabelece a relação entre a velocidade de corte e a longevidade da ferramenta, permitindo previsões da vida útil da ferramenta em várias condições de funcionamento.

1. Definir os requisitos de usinagem:Identificar o grau de liga de titânio, as especificações de precisão, os requisitos de acabamento da superfície e os objetivos de produção.

2Reúna dados:Recolher os valores da velocidade de corte (V), da vida útil da ferramenta (T) e do expoente de Taylor (n) para diferentes materiais de ferramenta que processam a liga de titânio específica.literatura de investigação, ou testes de corte.

3. Realizar cálculos:Introdução de dados recolhidos na equação de Taylor para comparar a vida útil das ferramentas entre os materiais.A equação determina quais materiais cumprem estes parâmetros..

4- Avalie as opções:Considere fatores de custo total, incluindo preço de compra, frequência de substituição e eficiência de usinagem.Uma ferramenta de baixo custo que exija mudanças frequentes pode ser mais cara do que uma alternativa mais cara com vida útil prolongada.

Os revestimentos especializados melhoram significativamente o desempenho da ferramenta.

• Nitreto de titânio (TiN):Revestimentos de uso geral de alta dureza e resistência ao desgaste
• Carbonitreto de titânio (TiCN):Dureza e resistência ao desgaste aumentadas para materiais difíceis de mecanizar
• Nitreto de titânio e alumínio (TiAlN):Estabilidade superior a altas temperaturas e resistência à oxidação para usinagem a alta velocidade e a seco
• Carbono semelhante a diamante (DLC):Ultra-baixa fricção e extrema dureza para metais não ferrosos e compósitos

A selecção do revestimento deve ter em conta as propriedades do material da peça, as velocidades de corte, o uso de líquido de arrefecimento e os requisitos de precisão.

Além da selecção de materiais e revestimentos, a otimização dos parâmetros de corte melhora a eficiência e reduz os custos.

• Velocidade de corteVelocidades mais elevadas aumentam a produtividade mas aceleram o desgaste das ferramentas
• Taxa de alimentação:Maiores taxas de alimentação aumentam a produção, mas podem comprometer o acabamento da superfície
• Profundidade de corte:Cortes mais profundos melhoram as taxas de remoção de material, mas aumentam as forças de corte

Através da experimentação e do refinamento, os fabricantes podem identificar combinações ideais de parâmetros que maximizam a eficiência e minimizam os gastos com ferramentas.

Um fabricante de componentes aeroespaciais que usinou peças Ti-6Al-4V selecionou ferramentas de carburo com revestimento de TiAlN. Após otimização de parâmetros, a operação obteve:

• Velocidade de corte: 80 m/min
• Velocidade de alimentação: 0,1 mm/rev.
• Profundidade de corte: 0,5 mm

Em comparação com as ferramentas HSS anteriores, esta configuração triplicou a longevidade da ferramenta, aumentou a produtividade em 50%.e reduzir os custos de ferramentas em 40%.

A seleção de ferramentas continua a ser primordial na usinagem de liga de titânio.A selecção do revestimento e a otimização dos parâmetros aumentam ainda mais a eficiência e a relação custo/benefícioPara a maioria das aplicações de usinagem de titânio, as ferramentas revestidas de carburo representam o equilíbrio ideal entre durabilidade e desempenho.As empresas devem avaliar cuidadosamente os requisitos operacionais para implementar a estratégia de ferramentas mais adequada às suas necessidades específicas.