1. Prestazioni di taglio
Le leghe di titanio hanno elevata resistenza e durezza, quindi le apparecchiature di lavorazione devono essere potenti e gli stampi e gli utensili da taglio devono avere elevata resistenza e durezza. Durante il taglio, l'area di contatto tra i trucioli e la superficie di spoglia è piccola e la sollecitazione sulla punta dell'utensile è elevata. Rispetto all'acciaio 45, sebbene la forza di taglio della lega di titanio sia solo 2/3-3/4, l'area di contatto tra il truciolo e la superficie di spoglia è più piccola (solo 1/2-2/3 dell'acciaio 45 ), quindi l'utensile. La sollecitazione sul tagliente è maggiore e la punta o il tagliente sono soggetti a usura; la lega di titanio ha un elevato fattore di attrito e una bassa conduttività termica (rispettivamente solo 1/4 e 1/16 di ferro e alluminio); il contatto tra l'utensile e il truciolo A causa della sua ridotta lunghezza, il calore di taglio si accumula in una piccola area vicino al tagliente e non viene facilmente dissipato. Questi fattori rendono la temperatura di taglio della lega di titanio molto elevata, causando un'usura accelerata dell'utensile e incidendo sulla qualità della lavorazione. A causa del basso modulo elastico delle leghe di titanio, il pezzo rimbalza notevolmente durante il taglio, il che può facilmente causare una maggiore usura del fianco dell'utensile e la deformazione del pezzo. Le leghe di titanio sono altamente attive chimicamente alle alte temperature e tendono a reagire con le impurità gassose come l'idrogeno e l'ossigeno presenti nell'aria. La reazione chimica genera uno strato indurito ed aggrava ulteriormente l'usura dell'utensile; nel taglio delle leghe di titanio, il materiale del pezzo si attacca facilmente alla superficie dell'utensile e, insieme all'elevata temperatura di taglio, l'utensile è soggetto a usura per diffusione e usura adesiva.
2. Prestazioni di macinazione
Le leghe di titanio hanno proprietà chimiche attive e sono facilmente compatibili e aderiscono agli abrasivi ad alte temperature, intasando la mola, con conseguente maggiore usura della mola, prestazioni di rettifica ridotte e difficoltà nel garantire la precisione della rettifica. L'usura della mola aumenta anche l'area di contatto tra la mola e il pezzo in lavorazione, causando il deterioramento delle condizioni di dissipazione del calore, la temperatura nell'area di rettifica aumenta bruscamente e si forma un grande stress termico sullo strato superficiale di rettifica, causando ustioni locali sul pezzo in lavorazione che causano crepe da molatura. La lega di titanio ha un'elevata resistenza e tenacità, il che rende difficile la separazione dei trucioli durante la macinazione, aumenta la forza di macinazione e aumenta di conseguenza il consumo energetico di macinazione. La lega di titanio ha una bassa conduttività termica, un calore specifico ridotto e una lenta conduzione del calore durante la macinazione, causando l'accumulo di calore nella zona dell'arco di macinazione, provocando un brusco aumento della temperatura della zona di macinazione.
3. Prestazioni di elaborazione dell'estrusione
Quando si estrude titanio e leghe di titanio, sono necessarie un'elevata temperatura di estrusione e un'elevata velocità di estrusione per evitare che la temperatura scenda troppo rapidamente. Allo stesso tempo, il tempo di contatto tra la billetta ad alta temperatura e lo stampo dovrebbe essere ridotto il più possibile. Pertanto, per la matrice di estrusione dovrebbero essere utilizzati nuovi materiali per stampi resistenti al calore e anche la velocità di trasporto della billetta dal forno di riscaldamento al cilindro di estrusione dovrebbe essere elevata. Poiché il metallo viene facilmente contaminato dai gas durante il riscaldamento e l'estrusione, è necessario adottare anche misure protettive adeguate. Durante l'estrusione è necessario selezionare lubrificanti adeguati per evitare che si attacchino allo stampo, come l'estrusione della camicia e l'estrusione lubrificata con vetro. Poiché il titanio e le leghe di titanio hanno un grande effetto termico di deformazione e una scarsa conduttività termica, è necessario prestare particolare attenzione alla prevenzione del surriscaldamento durante l'estrusione e la deformazione. Il processo di estrusione della lega di titanio è più complicato di quello della lega di alluminio, della lega di rame e persino dell'acciaio, ed è determinato dalle speciali proprietà fisiche e chimiche della lega di titanio. Durante l'estrusione inversa a caldo convenzionale delle leghe di titanio, la temperatura della matrice è bassa, la temperatura superficiale della billetta a contatto con la matrice diminuisce rapidamente e la temperatura all'interno della billetta aumenta a causa del calore di deformazione. A causa della bassa conduttività termica della lega di titanio, dopo che la temperatura superficiale diminuisce, il calore del pezzo grezzo interno non può essere trasferito alla superficie in tempo per integrarsi e apparirà uno strato superficiale indurito, rendendo difficile il proseguimento della deformazione. Allo stesso tempo, si verificherà un ampio gradiente di temperatura tra lo strato superficiale e lo strato interno. Anche se può formarsi, causerà facilmente deformazioni e strutture irregolari.
4. Prestazioni di elaborazione della forgiatura
Le leghe di titanio sono molto sensibili ai parametri del processo di forgiatura. I cambiamenti nella temperatura di forgiatura, nella quantità di deformazione, nella deformazione e nella velocità di raffreddamento causeranno cambiamenti nella struttura e nelle proprietà delle leghe di titanio. Al fine di controllare meglio le proprietà strutturali dei pezzi fucinati, negli ultimi anni, tecnologie avanzate di forgiatura come la forgiatura a caldo e la forgiatura isotermica sono state ampiamente utilizzate nella produzione di forgiatura delle leghe di titanio.
La plasticità della lega di titanio aumenta con la temperatura. Nell'intervallo di temperatura di 1000-1200 gradi, la plasticità raggiunge il valore massimo e il grado di deformazione consentita raggiunge il 70%-80%. L'intervallo di temperature di forgiatura delle leghe di titanio è ristretto e deve essere rigorosamente controllato in base alla (+)/temperatura di trasformazione (ad eccezione dell'apertura del lingotto), altrimenti i grani cresceranno violentemente e ridurranno la plasticità a temperatura ambiente; le leghe di titanio sono solitamente in (+) forgiatura a zona bifase, poiché la temperatura di forgiatura sopra la linea di trasformazione (+)/fase è troppo alta, porterà alla fase fragile e la forgiatura iniziale e finale della lega di titanio devono essere superiore a (+)/temperatura di transizione. La resistenza alla deformazione delle leghe di titanio aumenta rapidamente con l'aumento della velocità di deformazione e la temperatura di forgiatura ha un impatto maggiore sulla resistenza alla deformazione delle leghe di titanio. Pertanto, la forgiatura convenzionale deve essere completata con un raffreddamento minimo nello stampo di forgiatura. Anche il contenuto di elementi interstiziali (come O, N, C) ha un impatto significativo sulla forgiabilità delle leghe di titanio.
