No geral, as dificuldades no processamento de ligas de titânio podem ser atribuídas às quatro razões principais a seguir, que trabalham juntas para resultar em vida útil curta da ferramenta, baixa eficiência de processamento e custos elevados:
Dificuldade Principal 1: Baixa Condutividade Térmica - 'O calor não pode se dissipar, fazendo com que a ferramenta queime'
Descrição do problema: A condutividade térmica das ligas de titânio é muito baixa, aproximadamente apenas 1/5 da do aço e 1/16 da do alumínio. Isso significa que a grande quantidade de calor gerada durante o processo de corte não pode ser dissipada rapidamente através dos cavacos ou da peça.
Consequência direta: Até 80% do calor de corte se acumula na aresta de corte estreita da ferramenta, causando temperaturas locais extremamente altas na ponta (que podem facilmente exceder 1.000 graus, mesmo em velocidades de corte mais baixas). As altas temperaturas amolecem rapidamente o material da ferramenta, causando rápido desgaste e lascamento. Esta é a principal razão que limita o aumento da velocidade de corte.
Desafio Principal 2: Alta Reatividade Química e Afinidade - 'Adesão à Ferramenta, Rasgando o Material da Ferramenta'
Descrição do problema: O titânio é altamente reativo quimicamente em altas temperaturas e reage facilmente com a maioria dos materiais de ferramentas (especialmente o cobalto no metal duro), resultando em 'afinidade'.
Consequência direta: isso leva a graves "desgastes acumulados nas bordas" e "desgastes por difusão". O titânio fundido adere à superfície da ferramenta como uma 'cola' e, sob a escovação dos cavacos, arranca o material da ferramenta pouco a pouco. Isto limita o aumento da velocidade de corte e causa falha anormal da ferramenta.
Desafio principal 3: Alta resistência mantendo resistência a altas-temperaturas - "Duro e tenaz, com enormes forças de corte"
Descrição do problema: As ligas de titânio têm uma relação resistência-por{1}}peso muito alta. Mais importante ainda, eles retêm resistência e dureza muito altas em temperaturas elevadas (isto é, eles têm boa "resistência-a altas temperaturas" ou "resistência térmica"). Na usinagem de aço comum, o calor gerado na zona de corte amolece o material, facilitando o corte; entretanto, as ligas de titânio permanecem “robustas” mesmo em altas temperaturas.
Consequência Direta: São necessárias forças de corte muito altas, o que exige que a própria ferramenta de corte tenha resistência e tenacidade extremamente altas, caso contrário podem ocorrer lascas ou quebras. As enormes forças de corte também exigem muito da potência da máquina-ferramenta e da rigidez do sistema de processo.
Dificuldade principal 4: Módulo de elasticidade baixo - 'Deflexão da ferramenta, vibração, difícil garantir a precisão da usinagem'
Descrição do problema: As ligas de titânio têm um módulo de elasticidade relativamente baixo, o que significa que são “mais macias” e menos rígidas.
Consequências diretas:Deflexão da ferramenta: sob forças de corte, a peça de trabalho (especialmente peças com paredes-finas) é propensa à deformação elástica e retorna após a usinagem, fazendo com que a profundidade real de corte seja menor que o valor definido, o que afeta a precisão da usinagem e a estabilidade dimensional.Vibração e trepidação: elas induzem facilmente vibrações de corte, que não apenas afetam a qualidade da superfície, mas também sujeitam a ferramenta a tensões alternadas, levando a lascamento prematuro.
Aumento do desgaste do flanco: A superfície usinada produz forte atrito com o flanco da ferramenta devido à recuperação elástica, acelerando o desgaste do flanco.
