Lavorazione del titanio

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Il taglio pesante pone requisiti particolari alla macchina e ai processi di lavoro. Se si tratta di un materiale particolarmente difficile da tagliare come il titanio, è necessario un know-how specifico per far fronte a queste esigenze. Grazie alla sua esperienza, WFL Millturn Technologies è in grado di offrire una soluzione di lavorazione per i carrelli di atterraggio degli aerei.

L'industria aeronautica rappresenta un importante segmento di mercato per la WFL. Questo settore industriale richiede sempre più materiali ritenuti difficili da lavorare. In particolare la lavorazione del titanio è un campo in cui WFL ha acquisito una grande competenza.

Il titanio ha sempre posto particolari esigenze agli utensili e alle macchine durante il processo di taglio. Negli ultimi anni il titanio 3.7165 è diventato prevalente tra i materiali leggeri come materiale con proprietà eccezionali, soprattutto nell'industria aeronautica e spaziale e anche nel settore medico. È una delle leghe di titanio più utilizzate, contenente il 6% di alluminio e il 4% di vanadio. Questa lega, normalmente denominata Ti6Al4V, presenta un'ottima combinazione di robustezza, resistenza alla corrosione e capacità di resistere alle sollecitazioni. Sebbene questo materiale abbia buoni valori empirici e dati di taglio, la sua lavorazione rimane ancora una delle discipline più importanti nella lavorazione.

Nuove leghe di titanio vengono costantemente sviluppate per applicazioni speciali e spesso sulla base delle specifiche esigenze dei clienti. Numerosi clienti della WFL richiedono il titanio 5553 (Ti5Al5V5Mo3Cr) per la produzione di carrelli di atterraggio nell'industria aeronautica. Questo materiale si distingue per le proprietà migliorate in termini di resistenza e tenacità. È anche meno sensibile ai cambiamenti strutturali durante il riscaldamento. Questo materiale è infatti uno dei veri Titani nel campo delle lavorazioni meccaniche e prende il nome dalla mitologia greca.

Ti5553 è attualmente uno dei materiali più difficili da lavorare sul mercato. Durante la lavorazione non si deve superare la velocità di taglio di 45 m/min poiché a velocità di taglio fino a 60 m/min possono svilupparsi sollecitazioni di taglio fino a 2.780 N/mm².

Reinhard Koll, responsabile Ingegneria applicativa WFL

Problemi come il calore puntuale dovuto alla cattiva conduzione del calore e ai cambiamenti chimici associati nel materiale (infragilimento a temperature più elevate) e la formazione di bordi di riporto si verificano in misura maggiore con questo materiale che con altre leghe di titanio. Pertanto è particolarmente importante che la velocità di taglio, la velocità di avanzamento e la profondità di penetrazione siano perfettamente abbinate tra loro quando si lavora con Ti 5553. L'uso di lubrorefrigeranti adatti è altrettanto importante quanto la corretta strategia di raffreddamento. Un servizio veloce e continuo

deve essere garantita la rimozione dei trucioli; la dissipazione del calore avviene in misura molto maggiore tramite l'utensile. La rimozione della pelle di forgiatura, chiamata dagli esperti "pelle di elefante", rappresenta un'ulteriore sfida con questo materiale. Il processo di forgiatura a monte e gli influssi termici e metallurgici che ne derivano conferiscono a questa pelle una durezza superficiale molto elevata.

Il basso modulo di elasticità fa sì che il titanio tenda a sottrarsi alla pressione dell'utensile e a fondersi con il tagliente. La lavorazione dovrebbe quindi, come già accennato, avvenire ad una velocità di taglio bassa ma con una velocità di avanzamento relativamente elevata ed uniforme. In ogni caso devono essere garantiti utensili affilati, serrati e privi di vibrazioni. Come materiali da taglio vengono utilizzati acciai rapidi con un alto contenuto di cobalto, metallo duro o stellite.

Tutto ciò dimostra che il titanio richiede molta esperienza nella selezione e nell'utilizzo degli utensili nonché nelle strategie di lavorazione.

È essenziale che la capacità di far fronte agli aspetti critici della lavorazione durante la produzione sia dimostrata già nella fase di progettazione. Ad esempio è necessario tenere conto del fatto che spessori diversi del materiale nel pezzo grezzo richiedono strategie di lavorazione modificate. È inoltre necessario prendere in considerazione le zone interessate dal calore insieme alle forze di taglio che si verificano.