Como fornecedor líder de corte de ligas de titânio, testemunhei em primeira mão a intrincada relação entre a velocidade de corte e a morfologia dos cavacos no corte de ligas de titânio. As ligas de titânio são conhecidas por sua excepcional relação resistência / peso, resistência à corrosão e desempenho em altas temperaturas. No entanto, essas mesmas propriedades também os tornam difíceis de usinar. Um dos principais fatores que impactam significativamente o processo de usinagem é a velocidade de corte, que tem um efeito profundo na morfologia do cavaco resultante.
Os princípios básicos do corte de liga de titânio
As ligas de titânio são amplamente utilizadas nas indústrias aeroespacial, médica e automotiva devido às suas propriedades superiores. Ao cortar ligas de titânio, a ferramenta de corte sofre altas temperaturas e forças. O calor gerado durante o corte pode causar desgaste rápido da ferramenta, e a alta resistência das ligas de titânio requer um processo de corte robusto. O cavaco formado durante o corte é um indicador crucial da eficiência do processo de corte e da qualidade da superfície usinada.
Influência da velocidade de corte na formação de cavacos
Baixas velocidades de corte
Em baixas velocidades de corte, normalmente abaixo de 20 m/min, os cavacos formados são frequentemente contínuos e longos. O movimento relativamente lento da ferramenta de corte permite que o material se deforme plasticamente de maneira mais controlada. A tensão de cisalhamento que atua sobre o material é suficiente para fazer com que o material flua e forme um cavaco contínuo. No entanto, isso tem suas desvantagens. A baixa velocidade de corte resulta em uma grande força de corte, pois a ferramenta tem que trabalhar mais para remover o material. Além disso, os cavacos longos e contínuos podem ficar emaranhados na ferramenta de corte ou na peça de trabalho, interferindo no processo de corte e potencialmente causando danos à superfície.
Por exemplo, em algumas operações de corte de liga de titânio em baixa velocidade, os cavacos contínuos podem envolver o flanco da ferramenta de corte, aumentando o atrito entre a ferramenta e a peça de trabalho. Isto não só leva ao aumento do desgaste da ferramenta, mas também pode causar vibração durante o corte, reduzindo a precisão dimensional da peça usinada.
Velocidades de corte moderadas
Na faixa de 20 a 60 m/min, a morfologia do cavaco começa a mudar. Os chips ficam segmentados. A velocidade de corte mais alta aumenta a taxa de deformação no material que está sendo cortado. Como resultado, o material sofre cisalhamento periódico, quebrando o cavaco em segmentos. Esta segmentação é benéfica porque reduz a força de corte em comparação com o corte em baixa velocidade. Os cavacos segmentados também são mais fáceis de manusear e podem ser efetivamente evacuados da zona de corte, evitando o emaranhamento dos cavacos.
A formação de cavacos segmentados em velocidades de corte moderadas pode ser atribuída ao fenômeno de cisalhamento adiabático. O corte em alta velocidade gera grande quantidade de calor em pouco tempo, localizado no plano de cisalhamento. A combinação de alta taxa de deformação e rápido aquecimento faz com que o material no plano de cisalhamento perca sua resistência, levando à formação de bandas de cisalhamento adiabáticas e, subsequentemente, cavacos segmentados.
Altas velocidades de corte
Quando a velocidade de corte excede 60 m/min, os cavacos podem ficar mais fragmentados e com formato irregular. Nessas altas velocidades, a geração de calor é extremamente rápida e o material sofre taxas de deformação muito altas. O calor intenso pode fazer com que os cavacos derretam ou queimem nas bordas, levando a uma alteração nas propriedades físicas e químicas do cavaco.
Os cavacos altamente fragmentados podem representar desafios na evacuação de cavacos. Embora não se enrosquem como os cavacos contínuos em baixas velocidades, eles podem ser pequenos o suficiente para obstruir os canais de refrigeração ou o sistema de remoção de cavacos. Além disso, as altas temperaturas no corte em alta velocidade podem acelerar o desgaste da ferramenta, pois o material da ferramenta pode amolecer ou reagir quimicamente com a liga de titânio.
Implicações para fornecedores de corte de liga de titânio
Como fornecedor de corte de ligas de titânio, compreender os efeitos da velocidade de corte na morfologia dos cavacos é crucial para fornecer soluções ideais aos clientes. Precisamos recomendar a velocidade de corte apropriada com base nos requisitos específicos da operação de usinagem.
Para aplicações onde o acabamento superficial é de extrema importância, como em implantes médicos, uma velocidade de corte moderada pode ser preferida para obter cavacos segmentados e forças de corte reduzidas, resultando em uma superfície de melhor qualidade. Por outro lado, para produção de alto volume com requisitos de acabamento superficial menos rígidos, uma velocidade de corte mais alta pode ser considerada para aumentar a produtividade, embora possam ser necessárias medidas adicionais para evacuação de cavacos e resfriamento da ferramenta.
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Referências
- Astakhov, vice-presidente (2010). Teoria e prática de corte de metal. Imprensa CRC.
- Shaw, MC (2005). Princípios de corte de metal. Imprensa da Universidade de Oxford.
- Trent, EM e Wright, PK (2000). Corte de metais. Butterworth-Heinemann.