The Prediction of Surface Temperature in Drilling of Ti6Al4V

Titanium and its alloys are attractive materials due to their unique high strength-weight ratio that is maintained at elevated temperatures and their exceptional corrosion resistance. The major application of titanium has been in the aerospace industry. However, the focus shift of market trends from military to commercial and aerospace to industry also been reported. On the other hand, titanium and its alloys are notorious for their poor thermal properties and are classified as difficult-to-machine materials. These properties limit the use of these materials especially in the markets where cost is much more of a factor than in aerospace. Machining is an important manufacturing process because it is almost always involved if precision is required and is the most effective process for small volume production. Due to the low machinability of the alloys under study, selecting the machining conditions and parameters is crucial. The range of feeds and cutting speeds, which provide a satisfactory tool life, is very limited. On the other hand, adequate tool, coating, geometry and cutting flow materials should be used: otherwise, the high wear of the tool, and the possible tolerance errors, would introduce unacceptable flaws in parts that require a high degree of precision. In this study, heat changes of Ti6Al4V has been examined on the basis of cutting parameters such as depth of cut, feedrate and cutting speed during drilling. Heat changes of the material and tool was monitored by a thermal camera. Maximum temperatures of the experiments were taken to examine optimum cutting parameters. Obtained results have been used to generate a regression analysis and it is seen that regression has given accurate data.

Tytan i jego stopy to atrakcyjne materiały ze względu na ich unikalnie wysoki stosunek wytrzymałości do ciężaru właściwego, utrzymywany w podwyższonej temperaturze i ich wyjątkową odporność na korozję. Głównym zastosowaniem tytanu jest przemysł lotniczy. Jednak zmiana trendów na rynku z wojskowego na cywilny i z przemysłu lotniczego na inne gałęzie przemysłu jest również obserwowana. Z drugiej strony tytan i jego stopy są znane z ich słabych właściwości termicznych i są klasyfikowane jako materiały trudne w obróbce. Właściwości te ograniczają wykorzystywanie tych materiałów zwłaszcza na rynkach, na których koszt jest znacznie większym czynnikiem niż w przemyśle lotniczym. Obróbka mechaniczna jest ważnym procesem wytwarzania, ponieważ prawie zawsze ma miejsce, jeżeli wymagana jest precyzja i jest to najbardziej skuteczny sposób wytwarzania małych objętości. Ze względu na niską obrabialność stopów badanych, dobór warunków obróbki i parametrów jest krytyczny. Zakres posuwów i prędkości skrawania, które zapewniają zadowalającą trwałość narzędzia, jest bardzo ograniczony. Z drugiej strony, należy stosować odpowiedni materiał narzędzia, powłoki, geometrię, w przeciwnym razie wysokie zużycie narzędzia i ewentualne błędy tolerancji wprowadzą niedopuszczalne błędy w częściach które wymagają wysokiego stopnia precyzji. W pracy badano zmiany cieplne w stopach Ti6A14V wynikające z parametrów cięcia takich jak głębokość skrawania, posuw i prędkość skrawania podczas wiercenia. Zmiany cieplne materiału i narzędzia monitorowano za pomocą kamery termicznej. Maksymalne wartości temperatury eksperymentów zostały dobrane w celu zbadania optymalnych parametrów skrawania. Otrzymane wyniki wykorzystano do analizy regresji i jest widoczne, że regresja daje dokładne dane.