Matériau en alliage de titane avec des caractéristiques de haute résistance, de dureté élevée et de faible densité, tels que l'alliage de titane Ti-6Al-4V (appelé Ti-6-4), résistance à la traction de 900 MPa, dureté de 250 ~ 375HB, densité de 4,42 g/cm3, de sorte que les alliages de titane dans leur ensemble, les composants structurels en plus des avions militaires modernes, ont été largement utilisés dans les gros avions de passagers modernes et gagnent également de plus en plus d'applications. Le poids de l'alliage de titane utilisé dans la structure de l'avion a montré une augmentation rapide du rapport poids total et a commencé à dépasser celui des composants structurels en acier. Par conséquent, la réalisation de pièces structurelles en alliage de titane avec usinage à haute efficacité est devenue la clé de la production de gros avions. Cependant, comparé à l’alliage d’aluminium, l’alliage de titane est un métal très difficile à traiter, principalement dans les aspects suivants :
La force de coupe du traitement de l'alliage de titane n'est que légèrement supérieure à la même dureté de l'acier, mais le phénomène physique du traitement de l'alliage de titane est beaucoup plus complexe que celui du traitement de l'acier, ce qui rend l'usinage de l'alliage de titane confronté à de grandes difficultés.
La conductivité thermique de la plupart des alliages de titane est très faible, seulement 1/7 de celle de l'acier et 1/16 de celle de l'aluminium. Par conséquent, la chaleur générée lors du processus de découpe des alliages de titane ne sera pas rapidement transférée à la pièce ou évacuée par les copeaux. , mais rassemblée dans la zone de coupe, la température résultante peut atteindre 1,000 degré ou plus, de sorte que le tranchant de l'outil s'use rapidement, s'écaillant et générant des tumeurs de copeaux, et l'émergence rapide d'une lame usée et la zone de coupe génèrent davantage de chaleur, ce qui réduit encore la durée de vie de l'outil.
Les températures élevées générées lors du processus de découpe détruisent également l'intégrité de la surface de la pièce en alliage de titane, entraînant une réduction de la précision géométrique de la pièce et l'apparition de phénomènes d'écrouissage qui réduisent fortement sa résistance à la fatigue.
L'élasticité des alliages de titane peut être bénéfique pour les performances des pièces, mais la déformation élastique de la pièce pendant le processus de coupe est une cause importante de vibrations. La pression de coupe éloigne la pièce « élastique » de l'outil et rebondit, ce qui entraîne plus de friction entre l'outil et la pièce que la coupe. Le processus de friction génère également de la chaleur, exacerbant le problème de la mauvaise conductivité thermique des alliages de titane.
Ce problème est exacerbé lors de l'usinage de pièces déformables telles que des formes à parois minces ou toroïdales. L’usinage de pièces à parois minces en alliage de titane avec la précision dimensionnelle souhaitée n’est pas une tâche facile. Parce que lorsque le matériau de la pièce est repoussé par l'outil, la déformation locale de la paroi mince a dépassé la plage élastique et produit une déformation plastique, le point de coupe de la résistance et de la dureté du matériau a augmenté de manière significative. À ce stade, l'usinage à la vitesse de coupe initialement déterminée devient trop élevé, ce qui entraîne une usure brutale de l'outil.
