En general, las dificultades en el procesamiento de aleaciones de titanio se pueden atribuir a las siguientes cuatro razones principales, que en conjunto dan como resultado una vida útil corta de la herramienta, una baja eficiencia de procesamiento y altos costos:
Dificultad principal 1: Conductividad térmica deficiente - 'El calor no se puede disipar, lo que provoca que la herramienta se queme'
Descripción del problema: La conductividad térmica de las aleaciones de titanio es muy baja, aproximadamente sólo 1/5 de la del acero y 1/16 de la del aluminio. Esto significa que la gran cantidad de calor generada durante el proceso de corte no se puede disipar rápidamente a través de las virutas o la pieza de trabajo.
Consecuencia directa: hasta el 80% del calor de corte se acumula en el estrecho filo de la herramienta, provocando temperaturas locales extremadamente altas en la punta (que pueden superar fácilmente los 1000 grados incluso a velocidades de corte más bajas). Las altas temperaturas ablandan rápidamente el material de la herramienta, lo que provoca un rápido desgaste y astillado. Ésta es la razón principal que limita el aumento de la velocidad de corte.
Desafío principal 2: Alta reactividad y afinidad química - 'Adhesión de herramientas, desprendimiento de material de herramientas'
Descripción del problema: El titanio es altamente reactivo químicamente a altas temperaturas y reacciona fácilmente con la mayoría de los materiales de herramientas (especialmente el cobalto en el carburo cementado), lo que genera "afinidad".
Consecuencia directa: esto provoca un grave "desgaste acumulado-en los bordes" y un "desgaste por difusión". El titanio fundido se adhiere a la superficie de la herramienta como si fuera un "pegamento" y, al cepillar las virutas, arranca el material de la herramienta poco a poco. Esto limita el aumento de la velocidad de corte y provoca fallas anormales en la herramienta.
Desafío principal 3: alta resistencia manteniendo la resistencia a altas-temperaturas - "Duro y tenaz, con enormes fuerzas de corte"
Descripción del problema: las aleaciones de titanio tienen una relación resistencia-a-peso muy alta. Más importante aún, conservan una resistencia y dureza muy altas a temperaturas elevadas (es decir, tienen buena "resistencia a altas-temperaturas" o "resistencia térmica"). Al mecanizar acero ordinario, el calor generado en la zona de corte ablanda el material, facilitando el corte; sin embargo, las aleaciones de titanio siguen siendo "resistentes" incluso a altas temperaturas.
Consecuencia directa: Se requieren fuerzas de corte muy elevadas, lo que exige que la propia herramienta de corte tenga una resistencia y tenacidad extremadamente altas, de lo contrario se pueden producir astillas o roturas. Las enormes fuerzas de corte también exigen mucho a la potencia de la máquina herramienta y a la rigidez del sistema de proceso.
Dificultad principal 4: Módulo elástico bajo - 'Deflexión de la herramienta, vibración, difícil de garantizar la precisión del mecanizado'
Descripción del problema: Las aleaciones de titanio tienen un módulo elástico relativamente bajo, lo que significa que son "más blandas" y menos rígidas.
Consecuencias directas: Deflexión de la herramienta: bajo fuerzas de corte, la pieza de trabajo (especialmente las piezas de paredes-delgadas) es propensa a deformarse elásticamente y regresa después del mecanizado, lo que hace que la profundidad de corte real sea menor que el valor establecido, lo que afecta la precisión del mecanizado y la estabilidad dimensional. Vibraciones y vibraciones: inducen fácilmente vibraciones de corte, que no solo afectan la calidad de la superficie, sino que también someten a la herramienta a tensiones alternas, lo que provoca astillado prematuro.
Mayor desgaste de flanco: La superficie mecanizada produce una fuerte fricción con el flanco de la herramienta debido a la recuperación elástica, acelerando el desgaste del flanco.
