Celkově lze potíže při zpracování slitin titanu připsat následujícím čtyřem hlavním důvodům, které společně vedou ke krátké životnosti nástroje, nízké efektivitě zpracování a vysokým nákladům:
Základní obtížnost 1: Špatná tepelná vodivost - „Teplo se nemůže rozptýlit, což způsobí spálení nástroje“
Popis problému: Tepelná vodivost slitin titanu je velmi nízká, přibližně pouze 1/5 u oceli a 1/16 u hliníku. To znamená, že velké množství tepla generovaného během procesu řezání nemůže být rychle rozptýleno třískami nebo obrobkem.
Přímý důsledek: Až 80 % řezného tepla se akumuluje na úzké řezné hraně nástroje, což způsobuje extrémně vysoké lokální teploty na hrotu (které mohou snadno překročit 1000 stupňů i při nižších řezných rychlostech). Vysoké teploty rychle změkčují materiál nástroje, což vede k rychlému opotřebení a vylamování. To je hlavní důvod omezující zvýšení řezné rychlosti.
Základní výzva 2: Vysoká chemická reaktivita a afinita - „Přilnavost nástroje, trhací materiál nástroje“
Popis problému: Titan je chemicky vysoce reaktivní při vysokých teplotách a snadno reaguje s většinou nástrojových materiálů (zejména s kobaltem ve slinutém karbidu), což vede k „afinitě“.
Přímý důsledek: To vede k vážnému „narůstajícímu-opotřebování hran“ a „difúznímu opotřebení“. Roztavený titan se lepí na povrch nástroje jako „lepidlo“ a pod kartáčováním třísek odtrhává materiál nástroje kousek po kousku. To omezuje zvýšení řezné rychlosti a způsobuje abnormální selhání nástroje.
Základní výzva 3: Vysoká pevnost při zachování vysoké-pevnosti při teplotě - „Tvrdý a houževnatý, s obrovskými řeznými silami“
Popis problému: Titanové slitiny mají velmi vysoký poměr pevnosti-k{1}}hmotnosti. Ještě důležitější je, že si zachovávají velmi vysokou pevnost a tvrdost při zvýšených teplotách (tj. mají dobrou „vysokou-pevnost za vysokých teplot“ nebo „tepelnou pevnost“). Při obrábění běžné oceli teplo generované v řezné zóně změkčuje materiál a usnadňuje řezání; titanové slitiny však zůstávají „pevné“ i při vysokých teplotách.
Přímý důsledek: Jsou vyžadovány velmi vysoké řezné síly, což vyžaduje, aby samotný řezný nástroj měl extrémně vysokou pevnost a houževnatost, jinak může dojít k vylamování nebo zlomení. Obrovské řezné síly kladou také vysoké nároky na výkon obráběcího stroje a tuhost procesního systému.
Základní obtížnost 4: Nízký modul pružnosti - „Průhyb nástroje, vibrace, obtížné zajistit přesnost obrábění“
Popis problému: Titanové slitiny mají relativně nízký modul pružnosti, což znamená, že jsou „měkčí“ a méně tuhé.
Přímé důsledky: Průhyb nástroje: Pod řeznými silami je obrobek (zejména tenkostěnné díly) náchylný k elastické deformaci a po obrábění se pruží zpět, což způsobuje, že skutečná hloubka řezu je menší než nastavená hodnota, což ovlivňuje přesnost obrábění a rozměrovou stabilitu. Vibrace a chvění: Snadno vyvolávají vibrace při řezání, které vedou nejen ke střídání kvality povrchu nástroje, ale také ke změně kvality povrchu nástroje.
Zvýšené opotřebení hřbetu: Obrobený povrch vytváří silné tření s hřbetem nástroje v důsledku elastického zotavení, což urychluje opotřebení hřbetu.
