Samlet sett kan vanskelighetene med å behandle titanlegeringer tilskrives følgende fire kjerneårsaker, som fungerer sammen for å resultere i kort verktøylevetid, lav prosesseringseffektivitet og høye kostnader:
Kjernevanskelighet 1: Dårlig termisk ledningsevne - 'Varme kan ikke forsvinne, noe som får verktøyet til å brenne ut'
Problembeskrivelse: Den termiske ledningsevnen til titanlegeringer er svært lav, omtrent bare 1/5 av stål og 1/16 av aluminium. Dette betyr at den store mengden varme som genereres under skjæreprosessen ikke raskt kan spres gjennom sponene eller arbeidsstykket.
Direkte konsekvens: Opptil 80 % av skjærevarmen samler seg på den smale skjærekanten av verktøyet, noe som forårsaker ekstremt høye lokale temperaturer på spissen (som lett kan overstige 1000 grader selv ved lavere skjærehastigheter). Høye temperaturer myker raskt verktøymaterialet, noe som fører til rask slitasje og flisdannelse. Dette er hovedårsaken til å begrense økningen i skjærehastigheten.
Kjerneutfordring 2: Høy kjemisk reaktivitet og affinitet - 'Tool Adhesion, Tear Off Tool Material'
Problembeskrivelse: Titan er svært reaktivt kjemisk ved høye temperaturer og reagerer lett med de fleste verktøymaterialer (spesielt kobolten i sementert karbid), noe som resulterer i 'affinitet'.
Direkte konsekvens: Dette fører til alvorlig «oppbygd-kantslitasje» og «diffusjonsslitasje». Smeltet titan fester seg til verktøyets overflate som "lim", og under børsting av spon river det av verktøymaterialet bit for bit. Dette begrenser økningen av skjærehastigheten og forårsaker unormal verktøyfeil.
Kjerneutfordring 3: Høy styrke samtidig som den opprettholder høy-temperaturstyrke - "Hard og tøff, med enorme skjærekrefter"
Problembeskrivelse: Titanlegeringer har et veldig høyt styrke-til-vektforhold. Enda viktigere, de beholder svært høy styrke og hardhet ved høye temperaturer (dvs. de har god "høy-temperaturstyrke" eller "termisk styrke"). Ved bearbeiding av vanlig stål myker varmen som genereres i skjæresonen materialet, noe som gjør skjæringen lettere; imidlertid forblir titanlegeringer "stabile" selv ved høye temperaturer.
Direkte konsekvens: Det kreves svært høye skjærekrefter, noe som krever at selve skjæreverktøyet må ha ekstremt høy styrke og seighet, ellers kan det oppstå flis eller brudd. De enorme skjærekreftene stiller også høye krav til maskinverktøyets kraft og stivheten i prosesssystemet.
Kjernevanskelighet 4: Lav elastikkmodul - 'Verktøyavbøyning, vibrasjon, vanskelig å sikre maskineringsnøyaktighet'
Problembeskrivelse: Titanlegeringer har en relativt lav elastisitetsmodul, noe som betyr at de er "mykere" og mindre stive.
Direkte konsekvenser: Verktøyavbøyning: Under skjærekrefter er arbeidsstykket (spesielt tynne-veggede deler) utsatt for elastisk deformasjon, og det fjærer tilbake etter bearbeiding, noe som fører til at den faktiske skjæredybden er mindre enn den innstilte verdien, noe som påvirker maskineringsnøyaktigheten og dimensjonsstabiliteten. De påvirker lett i overflatekvalitet, men ikke bare vibrasjoner, men også vibrasjoner. verktøyet til vekslende stress, som fører til for tidlig chipping.
Økt flankeslitasje: Den bearbeidede overflaten produserer sterk friksjon med verktøyets flanke på grunn av elastisk gjenvinning, akselererende flankeslitasje.
