Sammantaget kan svårigheterna med att bearbeta titanlegeringar tillskrivas följande fyra kärnorsaker, som samverkar för att resultera i kort verktygslivslängd, låg bearbetningseffektivitet och höga kostnader:
Kärnsvårighet 1: Dålig värmeledningsförmåga - 'Värmen kan inte försvinna, vilket gör att verktyget brinner ut'
Problembeskrivning: Den termiska ledningsförmågan hos titanlegeringar är mycket låg, ungefär bara 1/5 av stål och 1/16 av aluminium. Detta innebär att den stora mängden värme som genereras under skärprocessen inte snabbt kan avledas genom spånen eller arbetsstycket.
Direkt konsekvens: Upp till 80 % av skärvärmen samlas på den smala skäreggen av verktyget, vilket orsakar extremt höga lokala temperaturer vid spetsen (som lätt kan överstiga 1000 grader även vid lägre skärhastigheter). Höga temperaturer mjukar snabbt upp verktygsmaterialet, vilket leder till snabbt slitage och flisning. Detta är huvudskälet till att begränsa ökningen av skärhastigheten.
Kärnutmaning 2: Hög kemisk reaktivitet och affinitet - 'Verktygsvidhäftning, avrivning av verktygsmaterial'
Problembeskrivning: Titan är mycket reaktivt kemiskt vid höga temperaturer och reagerar lätt med de flesta verktygsmaterial (särskilt kobolten i hårdmetall), vilket resulterar i "affinitet".
Direkt följd: Detta leder till allvarligt "uppbyggt-kantslitage" och "diffusionsslitage". Smält titan fastnar på verktygsytan som "lim", och under borstningen av spån sliter det av verktygsmaterialet bit för bit. Detta begränsar ökningen av skärhastigheten och orsakar onormala verktygsfel.
Kärnutmaning 3: Hög hållfasthet med bibehållen hög-temperaturstyrka - "Hård och seg, med enorma skärkrafter"
Problembeskrivning: Titanlegeringar har ett mycket högt förhållande mellan hållfasthet-till-vikt. Ännu viktigare är att de bibehåller mycket hög hållfasthet och hårdhet vid förhöjda temperaturer (dvs. de har god "hög-temperaturhållfasthet" eller "termisk styrka"). Vid bearbetning av vanligt stål mjukar värmen som genereras i skärzonen materialet, vilket gör skärningen lättare; dock förblir titanlegeringar "stabila" även vid höga temperaturer.
Direkt konsekvens: Det krävs mycket höga skärkrafter vilket kräver att själva skärverktyget måste ha extremt hög hållfasthet och seghet, annars kan flisning eller brott uppstå. De enorma skärkrafterna ställer också höga krav på verktygsmaskinens kraft och styvheten i processsystemet.
Kärnsvårighet 4: Låg elasticitetsmodul - 'Verktygsavböjning, vibration, svårt att säkerställa bearbetningsnoggrannhet'
Problembeskrivning: Titanlegeringar har en relativt låg elasticitetsmodul, vilket betyder att de är "mjukare" och mindre styva.
Direkta konsekvenser: Verktygsavböjning: Under skärkrafter är arbetsstycket (särskilt tunna-väggiga delar) benäget att elastisk deformation, och det fjädrar tillbaka efter bearbetning, vilket gör att det faktiska skärdjupet är mindre än det inställda värdet, vilket påverkar bearbetningsnoggrannheten och dimensionsstabiliteten. De påverkar lätt i ytkvalitet utan också vibrationer och vibrationer: verktyget för alternerande stress, vilket leder till för tidig flisning.
Ökat flankslitage: Den bearbetade ytan producerar stark friktion med verktygets flank på grund av elastisk återhämtning, vilket accelererar flankslitage.
