Come forare, alesare e maschiare efficacemente le leghe di titanio

La bassa conduttività termica del titanio, il suo recupero elastico, l’affinità chimica e il calore di taglio concentrato rendono difficile la realizzazione di fori. Per eseguire con successo operazioni di foratura, alesatura e maschiatura sono necessari utensili rigidi, taglienti ben definiti ma resistenti, un’evacuazione affidabile dei trucioli e un abbondante flusso di fluido da taglio.

Struttura e geometria della punta

Punte elicoidali

Le punte elicoidali convenzionali richiedono un’anima rinforzata, bordi rettificati con precisione, scanalature lucidate e una geometria che limiti l’attrito e favorisca l’asportazione dei trucioli. Le punte corte e rigide riducono la flessione. Sono da preferire l’acciaio rapido al cobalto e un carburo di tungsteno-cobalto adeguato; evitare che un tagliente smussato provochi l’incrudimento della superficie del foro.

Punte elicoidali a quattro listelli

Una struttura a quattro facce migliora la guida e la rettilineità del foro, distribuendo al contempo il contatto. Il gioco e l'erogazione del refrigerante rimangono fondamentali, poiché i margini in eccesso possono aumentare l'attrito se l'utensile non è affilato.

Punte per fori profondi

La foratura di fori profondi richiede il raffreddamento interno, la frantumazione controllata dei trucioli e l'evacuazione ininterrotta. Quando l'utensile non è in grado di asportare i trucioli in modo continuo, può essere necessario ricorrere alla foratura a picchiettamento o al ritiro graduale.

Dati di perforazione e controllo dei processi

Ridurre la velocità di taglio all’aumentare della profondità del foro, della resistenza della lega o del diametro. Mantenere un avanzamento positivo in modo che i bordi taglino anziché sfregare. Inondare la zona di taglio con un refrigerante compatibile e controllare che i trucioli non presentino scolorimento o adesione. Per i fori profondi in Ti-6,5Al-3,5Mo-1,5Zr-0,3Si, il processo di riferimento utilizza una punta dedicata e pone l’accento sul raffreddamento, sull’evacuazione dei trucioli e sul controllo della finitura superficiale.

Alesatura del titanio

Geometria dell'alesatore

Le alesatrici richiedono elevata rigidità, margini precisi, ampio spazio libero e canali di scarico regolari. Un margine ridotto guida l’utensile, ma una superficie di appoggio eccessiva aumenta l’attrito e il surriscaldamento. Le alesatrici in acciaio HSS a scanalatura diritta, quelle in carburo a scanalatura diritta e quelle in carburo a gradini presentano geometrie diverse della sezione di taglio.

Pratica di alesatura

Utilizzare una velocità bassa e costante e un avanzamento sufficiente per tagliare al di sotto dello strato indurito per deformazione. Mantenere uniforme il margine di asportazione, evitare di arrestarsi all’interno del foro e garantire un’alimentazione continua del fluido da taglio. L’eccentricità dell’utensile, la precisione del foro preforato e la dilatazione termica influiscono direttamente sulle dimensioni finali e sulla rotondità.

Filettatura del titanio

Materiali dei maschi

Si utilizza comunemente l'acciaio HSS ad alte prestazioni contenente cobalto o alluminio. Il maschio deve resistere alla scheggiatura dei bordi, mantenendo al contempo un profilo affilato. La forma della filettatura, la profondità del foro e l'accesso del refrigerante determinano se sia preferibile un design standard, a denti corretti o a denti sfalsati.

Struttura e geometria dei maschi

I maschi con denti corretti riducono il carico di taglio modificando il profilo di taglio. Un angolo di inclinazione e un angolo di sfuggente adeguati riducono l'adesione, mentre le scanalature lucidate e i denti smussati garantiscono spazio per i trucioli.

Diametro della punta per maschiatura

Il titanio tende a tornare nella posizione originale dopo il taglio, pertanto il diametro della punta-maschiatrice viene spesso scelto il più vicino possibile al limite massimo consentito, al fine di ridurre la coppia senza compromettere i requisiti della filettatura. Verificare la percentuale effettiva di filettatura, la risposta del materiale e il risultato della misurazione. Per i fori ciechi, garantire uno spazio sufficiente per i trucioli al di sotto della filettatura completa ed evitare che il maschio tocchi il fondo.

Lista di controllo pratica

• Utilizzare un sistema di fissaggio rigido e con basso escentricità e un utensile affilato.
• Evitare il contatto prolungato e lo sfregamento, che generano calore e provocano l’incrudimento.
• Erogare il liquido di raffreddamento direttamente sul bordo e rimuovere i trucioli prima di procedere con una nuova passata.
• Ridurre la velocità in caso di fori più profondi e leghe più resistenti.
• Controllare la coppia, la forma dei trucioli, la finitura superficiale e le dimensioni; sostituire gli utensili prima che inizino a formarsi i trucioli.
• Verificare ogni valore iniziale sulla macchina, sull'utensile, sul refrigerante, sulla profondità del foro e sulle condizioni della lega effettivamente in uso.