Como resolver problemas comuns no usinagem de titânio, como vibração, rebarbas ou deformação?
Resolver problemas comuns na usinagem de titânio, como chatter, rebarbas e deformação de peças, requer uma abordagem sistemática que ataque as causas raiz ligadas às propriedades do material: baixa condutividade térmica, alta resistência em temperaturas elevadas e reatividade química. O sucesso depende de uma combinação de setup rígido, ferramentas e parâmetros otimizados e design estratégico do processo.
Mitigando Chatter e Vibração
O chatter, a vibração ressonante entre a ferramenta e a peça, compromete o acabamento superficial e degrada rapidamente a ferramenta. A elasticidade do titânio agrava esse efeito.
Maximizar a Rigidez: Esta é a regra primária. Use o porta-ferramentas mais curto e robusto possível (por exemplo, chucks de encolhimento térmico ou hidráulicos). A peça deve estar presa em uma morsa rígida ou, idealmente, parafusada diretamente em um tombstone ou subplaca para eliminar qualquer compliance. Centros de Usinagem Multi-Axis são vantajosos, permitindo finalizar peças complexas em um setup rígido único.
Otimizar o Caminho da Ferramenta e Engajamento: Evite desbaste de largura total. Use estratégias de fresagem trocoidal ou dinâmica, mantendo um engajamento radial constante e baixo (normalmente 5-15% do diâmetro da ferramenta) com alta profundidade axial de corte. Isso reduz cargas de choque e direciona as forças de corte para o eixo do spindle mais rígido.
Ajuste de Parâmetros: Se ocorrer chatter, não reduza apenas a velocidade. Frequentemente, aumentar a taxa de avanço ou variar levemente a velocidade do spindle (RPM) pode tirar o processo da zona de ressonância harmônica.
Controlando e Minimizar Rebarbas
Rebarbas, especialmente as persistentes do tipo "rollover" comuns em titânio, são função da ductilidade do material e da geometria de saída da ferramenta.
Geometria e Nitidez da Ferramenta: Use ferramentas afiadas, de ângulo positivo, com preparação de borda especializada. Uma aresta de corte afiada corta o material limpo, minimizando a formação de rebarbas. Substitua as ferramentas antes que fiquem cegas.
Estratégia de Saída: Programe trajetórias que evitem que a aresta de corte saia perpendicular à borda. Quando possível, chanfreine as bordas como operação final ou use movimentos "ramp-on/ramp-off". Para furos, uma placa de backup ou sacrificial pode prevenir rebarbas durante operações de CNC Drilling.
Processos de Deburring: Apesar dos cuidados, algum desbaste é geralmente necessário. O desbaste manual é inconsistente. Processos automatizados, como CNC Part Tumbling and Deburring com mídias especializadas, são eficazes. Para materiais endurecidos ou geometrias internas complexas, EDM ou Electropolishing podem remover rebarbas sem induzir tensões mecânicas.
Prevenindo Deformação da Peça
A deformação em peças de titânio geralmente provém de duas fontes: tensões residuais do material bruto e tensões induzidas na usinagem.
Alívio de Tensões no Material: Sempre especifique material pré-aliviado ou recozido para usinagem de blocos. Isso garante um estado de tensão interno estável e homogêneo.
Remoção Balanceada de Material: Evite remover todo o material de um lado de uma peça em um único setup. Isso desequilibra as tensões internas, causando empenamento. Use uma abordagem de "step-down": usine ambos os lados sequencialmente, removendo volumes semelhantes a cada passo para manter o equilíbrio de tensões.
Gerenciamento Térmico: O calor localizado intenso pode causar expansão térmica e, ao resfriar, gerar tensão residual. Use grandes quantidades de fluido refrigerante de alta pressão para manter a temperatura estável e baixa. Para geometrias altamente suscetíveis, um Tratamento Térmico Intermediário (alívio de tensão) pode ser realizado após o desbaste para relaxar a peça antes do acabamento final.
Fixação e Forças de Aperto: Distribua as forças de fixação uniformemente e evite apertar excessivamente, o que pode deformar elasticamente seções finas. Após a liberação, a peça retorna ao estado sem tensão, distorcendo características usinadas. Pontos estratégicos de fixação são críticos, um princípio central em nosso Serviço de Usinagem de Precisão.
