Nel campo dilavorazione di precisione delle leghe di titanio, la logica di lavorazione per i componenti a pareti sottili- (come le piastre bipolari) è completamente diversa da quella dei componenti strutturali solidi (come staffe e manicotti del rotore). Il primo implica “superare i limiti della fisica”, mentre il secondo implica “combattere le proprietà del materiale”.
1. Lamiere ultrasottili-in lega di titanio: una "camminata sul filo del rasoio" tra controllo della forma e precisione.
Parti tipiche: piastre bipolari per celle a combustibile a idrogeno (tipicamente $<0.1\text{mm}$ thick), aviation instrument panels.
La sfida principale: estrema suscettibilità alla deformazione: le leghe di titanio hanno un basso modulo di elasticità, che fa sì che i fogli sottili cedano come molle sotto le forze di taglio.
Squilibrio delle sollecitazioni: anche le minime sollecitazioni di taglio sulla superficie possono causare l'arricciamento o la deformazione del foglio.
Strategie di lavorazione
Vuoto-Dispositivi di aspirazione: il bloccaggio meccanico tradizionale provoca deformazioni localizzate; È necessario utilizzare piattaforme di aspirazione a-vuoto ad alta planarità-per garantire una pressione globale uniforme sulla parte durante la lavorazione.
Quantità minima di lubrificazione (MQL) e percorsi ultra-sottili: evita la forza d'impatto del refrigerante ad alto-flusso, che fa vibrare i fogli sottili.
Utilizza frese a punta sferica-di piccolo diametro-o frese a candela di micro-diametro per eseguire una strategia di taglio a "passaggi multipli, ultra-superficiale".
Metodo di neutralizzazione delle sollecitazioni: utilizzare una lavorazione simmetrica, ovvero rimuovendo alternativamente il materiale da entrambi i lati, per mantenere le tensioni residue neutralizzate nella direzione dello spessore.
2. Componenti strutturali in lega di titanio solido: una "battaglia di logoramento" tra calore e rigidità. Parti tipiche: manicotti del rotore del motore, staffe di sospensione, dispositivi di fissaggio ad alta-pressione.
Sfide principali: Accumulo di calore: grandi volumi e lunghi percorsi di dissipazione del calore determinano temperature estremamente elevate sulla punta dell'utensile, che possono facilmente far sì che la parte superi le tolleranze di dilatazione termica. Incrudimento: le parti solide in genere richiedono una significativa rimozione di materiale; uno strato indurito causato da un taglio improprio può rovinare costosi strumenti di finitura.
Strategia di lavorazione: fresatura trocoidale: evitare il taglio-a tutta larghezza. Utilizzando un percorso trocoidale, l'angolo di impegno dell'utensile viene ridotto, consentendo all'utensile di "respirare" e dissipare il calore ad ogni giro, prolungando così la durata dell'utensile e garantendo la consistenza del lotto.
Raffreddamento interno ad alta-pressione (HPC) con espulsione forzata del truciolo: per fori o scanalature profonde, utilizzare il refrigerante a 70-100 bar per "rompere" i trucioli e spingerli fuori, prevenendo danni superficiali causati dal taglio secondario dei trucioli.
Compensazione termica-a circuito chiuso: a causa della bassa conduttività termica della lega di titanio, l'aumento di temperatura generato dalla lavorazione continua sul mandrino della macchina utensile può causare una deriva dimensionale. La funzione di compensazione termica in tempo reale-della macchina utensile deve essere abilitata e una sonda in-processo deve essere utilizzata per eseguire un'impostazione dell'utensile di riferimento dopo ogni numero di parti impostato.
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