โดยรวมแล้ว ความยากในการประมวลผลโลหะผสมไทเทเนียมนั้นเกิดจากสาเหตุหลักสี่ประการต่อไปนี้ ซึ่งทำงานร่วมกันเพื่อให้อายุการใช้งานเครื่องมือสั้น ประสิทธิภาพในการประมวลผลต่ำ และต้นทุนสูง:
ความยากหลัก 1: การนำความร้อนต่ำ - 'ความร้อนไม่สามารถกระจายออกไป ทำให้เครื่องมือไหม้'
คำอธิบายปัญหา: ค่าการนำความร้อนของโลหะผสมไททาเนียมต่ำมาก ประมาณเพียง 1/5 ของเหล็กและ 1/16 ของอะลูมิเนียม ซึ่งหมายความว่าความร้อนจำนวนมากที่เกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการตัดไม่สามารถกระจายผ่านเศษหรือชิ้นงานได้อย่างรวดเร็ว
ผลลัพธ์โดยตรง: ความร้อนในการตัดสะสมมากถึง 80% ที่คมตัดแคบของเครื่องมือ ทำให้เกิดอุณหภูมิบริเวณปลายที่สูงมาก (ซึ่งอาจเกิน 1,000 องศาได้อย่างง่ายดายแม้ที่ความเร็วตัดต่ำ) อุณหภูมิสูงทำให้วัสดุเครื่องมืออ่อนตัวลงอย่างรวดเร็ว ทำให้เกิดการสึกหรอและการบิ่นอย่างรวดเร็ว นี่คือเหตุผลหลักที่ทำให้ความเร็วในการตัดเพิ่มขึ้นจำกัด
ความท้าทายหลัก 2: ปฏิกิริยาเคมีสูงและความสัมพันธ์กัน - 'การยึดเกาะของเครื่องมือ การฉีกขาดของวัสดุเครื่องมือ'
คำอธิบายปัญหา: ไทเทเนียมมีปฏิกิริยาทางเคมีสูงที่อุณหภูมิสูง และทำปฏิกิริยากับวัสดุเครื่องมือส่วนใหญ่ได้ง่าย (โดยเฉพาะโคบอลต์ในซีเมนต์คาร์ไบด์) ส่งผลให้เกิด 'ความสัมพันธ์'
ผลที่ตามมาโดยตรง: สิ่งนี้นำไปสู่ 'การสึกหรอที่สะสม-ที่ขอบ' และ 'การสึกหรอแบบกระจาย' อย่างรุนแรง ไททาเนียมที่หลอมละลายเกาะติดกับพื้นผิวเครื่องมือเหมือน 'กาว' และภายใต้การปัดเศษ วัสดุเครื่องมือจะฉีกออกทีละน้อย สิ่งนี้จะจำกัดการเพิ่มความเร็วตัดและทำให้เครื่องมือทำงานผิดปกติอย่างผิดปกติ
ความท้าทายหลัก 3: ความแข็งแรงสูงโดยที่ยังคงรักษาอุณหภูมิไว้สูง-ความแข็งแกร่ง - "แข็งและแกร่ง ด้วยแรงตัดมหาศาล"
คำอธิบายปัญหา: โลหะผสมไทเทเนียมมีอัตราส่วนความแข็งแรง-ต่อ-น้ำหนักสูงมาก ที่สำคัญกว่านั้น พวกมันคงความแข็งแรงและความแข็งสูงมากที่อุณหภูมิสูง (กล่าวคือ มี "ความแข็งแกร่งที่อุณหภูมิสูง" หรือ "ความแข็งแรงทางความร้อน" ที่ดี เมื่อตัดเฉือนเหล็กธรรมดา ความร้อนที่เกิดขึ้นในบริเวณการตัดจะทำให้วัสดุนิ่มลง ทำให้การตัดง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม โลหะผสมไทเทเนียมยังคง "แข็งแรง" แม้ในอุณหภูมิสูง
ผลที่ตามมาโดยตรง: ต้องใช้แรงตัดที่สูงมาก ซึ่งกำหนดให้เครื่องมือตัดต้องมีความแข็งแรงและความเหนียวสูงมาก มิฉะนั้นอาจเกิดการบิ่นหรือการแตกหักได้ แรงตัดมหาศาลยังทำให้มีความต้องการสูงในด้านกำลังของเครื่องมือกลและความแข็งแกร่งของระบบกระบวนการ
ความยากหลัก 4: โมดูลัสยืดหยุ่นต่ำ - 'การโก่งตัวของเครื่องมือ การสั่นสะท้าน ยากต่อความแม่นยำในการตัดเฉือน'
คำอธิบายปัญหา: โลหะผสมไทเทเนียมมีโมดูลัสยืดหยุ่นค่อนข้างต่ำ ซึ่งหมายความว่าอัลลอยด์จะ 'อ่อนกว่า' และแข็งตัวน้อยกว่า
ผลที่ตามมาโดยตรง:การโก่งตัวของเครื่องมือ: ภายใต้แรงตัด ชิ้นงาน (โดยเฉพาะชิ้นส่วนที่มีผนังบาง-) มีแนวโน้มที่จะเกิดการเสียรูปแบบยืดหยุ่น และจะสปริงกลับหลังการตัดเฉือน ทำให้ความลึกของการตัดจริงน้อยกว่าค่าที่ตั้งไว้ ซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการตัดเฉือนและความเสถียรของขนาด การสั่นและการสะท้าน: สิ่งเหล่านี้กระตุ้นให้เกิดการสั่นสะเทือนในการตัดได้ง่าย ซึ่งไม่เพียงส่งผลต่อคุณภาพพื้นผิวเท่านั้น แต่ยังทำให้เครื่องมือเกิดความเค้นสลับกัน ซึ่งนำไปสู่การเกิดก่อนเวลาอันควร บิ่น
การสึกหรอด้านข้างเพิ่มขึ้น: พื้นผิวที่ตัดเฉือนทำให้เกิดแรงเสียดทานอย่างรุนแรงกับด้านข้างของเครื่องมือ เนื่องจากการคืนตัวแบบยืดหยุ่น ซึ่งจะช่วยเร่งการสึกหรอด้านข้าง
