5. klassi titaanisulam, tuntud ka kui Ti-6Al-4V, on laialdaselt tunnustatud kui tavaliste süsinikteraste, roostevaba terase ja alumiiniumisulamitega võrreldes raskesti töödeldav materjal. Kuigi seda saab edukalt lõigata, freesida, puurida ja treida õigete tööriistade ja parameetritega, toovad selle ainulaadsed füüsikalised ja mehaanilised omadused kaasa suhteliselt madala töötlemise efektiivsuse, suure tööriista kulumise ja ranged nõuded töötlemistingimustele. Allpool on üksikasjalik analüüs selle töödeldavuse ja lõikamise ajal esinevate peamiste väljakutsete kohta.
Peamine raskus Ti-6Al-4V töötlemisel tuleneb selle madalast soojusjuhtivusest.
Titaanisulamid juhivad soojust väga halvasti. Töötlemise ajal ei saa suuremat osa tekkivast soojusest kiiresti töödeldavasse detaili või atmosfääri hajutada, vaid see koondub tööriista lõikeservale. See lokaalne kõrge temperatuur pehmendab või kahjustab kiiresti tööriista materjali, põhjustades tugevat kulumist, nakkumist või isegi tööriista rikkeid. Seetõttu tuleb lõikekiirused hoida palju madalamad kui terase puhul, tavaliselt vahemikus 30–80 m/min treimisel ja madalamal puurimisel ja freesimisel.
Teine väljakutse on selle kõrge tugevus kõrgel temperatuuril. Ti-6Al-4V säilitab märkimisväärse tugevuse ja kõvaduse isegi lõikamisel tekkivate kõrgete temperatuuride korral.
See tähendab, et materjal on vastupidav deformatsioonile ja eraldumisele kogu lõikeprotsessi vältel, pannes tööriista servale tugeva mehaanilise koormuse. Kõrge temperatuuri ja suure pinge kombinatsioon kiirendab tööriista kulumist, mis on tootmises üks silmapaistvamaid probleeme.
Ti-6Al-4V-l on ka tugev haardumine ja kalduvus moodustada hoonestatud serva (BUE). Lõikamise ajal hajuvad titaani aatomid kergesti ja seostuvad tööriistamaterjalidega, eriti karbiidtööriistadega.
See põhjustab tooriku materjali keevitamise lõikeservale, moodustades sisseehitatud serva. Kui BUE puruneb, eemaldab see tööriistaosakesed, põhjustades kiiret külgede kulumist ja halva pinnaviimistluse. See probleem on eriti ilmne madala lõikekiiruse ja ebapiisava jahutuse korral.
Lisaks on titaanisulamitel madal elastsusmoodul, mis tähendab, et materjal kipub lõikesurve all tagasi vedama.Õhukese seinaga komponendid või õhukesed osad on altid vibratsioonile, läbipaindele ja mõõtmevigadele. See tagasivedruefekt suurendab ka hõõrdumist töödeldava detaili ja tööriista külje vahel, halvendades tööriista kulumist ja pinna karedust. Seetõttu on olulised jäigad tööpingid, tugev kinnitus ja sobivad tööriistateed.
Kuid optimeeritud töötlemisstrateegiatega saab Ti-6Al-4V töödelda vastuvõetava tõhususe ja kvaliteediga.
Peamised lahendused hõlmavad järgmist: peeneteralise ja kõrge termilise stabiilsusega tsementeeritud karbiidtööriistade kasutamine; rikkaliku kõrgsurve jahutusmäärde kasutamine temperatuuri alandamiseks; mõõduka lõikekiiruse, suure ettenihke ja mõõduka lõikesügavuse kasutamine; terariistade hooldamine; ja süsteemi jäikuse parandamine vibratsiooni minimeerimiseks.
Kokkuvõttes on 5. klassi titaanisulami töödeldavus halb kuni mõõdukas.Seda pole võimatu töödelda, kuid protsessi iseloomustab väike lõikekiirus, suur tööriistade kulumine, kõrge kuumuse kontsentratsioon ja tundlikkus vibratsioonile. Õigete parameetrite, jäikade seadmete, tõhusa jahutuse ja õigete tööriistadega on võimalik saavutada stabiilne ja täpne töötlemine. Nende raskuste tõttu nõuab Ti-6Al-4V töötlemine tavaliselt spetsiaalset töötlemiskogemust ja kõrgemaid tootmiskulusid, võrreldes tavaliste metallidega.
