Samlet set kan vanskelighederne med at behandle titanlegeringer tilskrives følgende fire kerneårsager, som arbejder sammen for at resultere i kort værktøjslevetid, lav forarbejdningseffektivitet og høje omkostninger:
Kernevanskelighed 1: Dårlig termisk ledningsevne - 'Varme kan ikke spredes, hvilket får værktøjet til at brænde ud'
Problembeskrivelse: Den termiske ledningsevne af titanlegeringer er meget lav, cirka kun 1/5 af stål og 1/16 af aluminium. Det betyder, at den store mængde varme, der genereres under skæreprocessen, ikke hurtigt kan spredes gennem spånerne eller emnet.
Direkte konsekvens: Op til 80% af skærevarmen akkumuleres på den smalle skærkant af værktøjet, hvilket forårsager ekstremt høje lokale temperaturer ved spidsen (som nemt kan overstige 1000 grader selv ved lavere skærehastigheder). Høje temperaturer blødgør hurtigt værktøjsmaterialet, hvilket fører til hurtigt slid og afslag. Dette er hovedårsagen til at begrænse stigningen i skærehastigheden.
Kerneudfordring 2: Høj kemisk reaktivitet og affinitet - 'Værktøjsadhæsion, afrivning af værktøjsmateriale'
Problembeskrivelse: Titanium er meget reaktivt kemisk ved høje temperaturer og reagerer let med de fleste værktøjsmaterialer (især kobolten i cementeret carbid), hvilket resulterer i 'affinitet'.
Direkte konsekvens: Dette fører til alvorligt 'opbygget-kantslid' og 'diffusionsslitage'. Smeltet titanium klæber til værktøjsoverfladen som 'lim', og under børstning af spåner river det værktøjsmaterialet af lidt efter lidt. Dette begrænser stigningen i skærehastigheden og forårsager unormalt værktøjsfejl.
Core Challenge 3: Høj styrke, samtidig med at høj-temperaturstyrke bevares - "Hård og sej, med enorme skærekræfter"
Problembeskrivelse: Titaniumlegeringer har et meget højt styrke-til-vægtforhold. Endnu vigtigere er det, at de bevarer meget høj styrke og hårdhed ved forhøjede temperaturer (dvs. de har god "høj-temperaturstyrke" eller "termisk styrke"). Ved bearbejdning af almindeligt stål blødgør varmen, der genereres i skærezonen, materialet, hvilket gør skæring lettere; dog forbliver titanlegeringer "stabile" selv ved høje temperaturer.
Direkte konsekvens: Der kræves meget høje skærekræfter, hvilket kræver, at selve skæreværktøjet skal have ekstrem høj styrke og sejhed, ellers kan der opstå skår eller brud. De enorme skærekræfter stiller også høje krav til værktøjsmaskinens kraft og stivheden i processystemet.
Kernesværhedsgrad 4: Lavt elasticitetsmodul - 'Værktøjsafbøjning, vibration, svært at sikre bearbejdningsnøjagtighed'
Problembeskrivelse: Titaniumlegeringer har et relativt lavt elasticitetsmodul, hvilket betyder, at de er 'blødere' og mindre stive.
Direkte konsekvenser: Værktøjsafbøjning: Under skærekræfter er emnet (især tynde-væggede dele) tilbøjeligt til elastisk deformation, og det springer tilbage efter bearbejdning, hvilket får den faktiske skæredybde til at være mindre end den indstillede værdi, hvilket påvirker bearbejdningens nøjagtighed og dimensionsstabilitet. værktøjet til vekslende stress, hvilket fører til for tidlig afskalning.
Øget flankeslid: Den bearbejdede overflade producerer stærk friktion med værktøjets flanke på grund af elastisk genopretning, hvilket accelererer flankeslid.
