Aloi titanium gred 5, juga dikenali sebagai Ti‑6Al‑4V, diiktiraf secara meluas sebagai bahan yang sukar untuk dimesin berbanding dengan keluli karbon konvensional, keluli tahan karat dan aloi aluminium. Walaupun ia boleh berjaya dipotong, digiling, digerudi dan diputar dengan alat dan parameter yang betul, sifat fizikal dan mekanikalnya yang unik membawa kepada kecekapan pemesinan yang agak rendah, haus alatan yang tinggi dan keperluan yang ketat untuk keadaan pemprosesan. Di bawah ialah analisis terperinci tentang kebolehmesinan dan cabaran utama semasa pemotongan.
Kesukaran utama dalam pemesinan Ti‑6Al‑4V datang daripada kekonduksian terma yang rendah.
Aloi titanium menghantar haba dengan sangat buruk. Semasa pemesinan, kebanyakan haba yang dijana tidak boleh dilesapkan dengan cepat ke dalam bahan kerja atau atmosfera tetapi tertumpu pada bahagian pemotongan alat. Suhu tinggi setempat ini melembutkan atau merosakkan bahan alat dengan cepat, menyebabkan kehausan teruk, lekatan atau bahkan kegagalan alat. Akibatnya, kelajuan pemotongan mesti dikekalkan jauh lebih rendah daripada yang digunakan untuk keluli, biasanya antara 30–80 m/min untuk pusingan dan lebih rendah untuk penggerudian dan pengilangan.
Cabaran lain ialah kekuatannya yang tinggi pada suhu tinggi. Ti‑6Al‑4V mengekalkan kekuatan dan kekerasan yang ketara walaupun di bawah suhu tinggi yang dijana semasa pemotongan.
Ini bermakna bahan menahan ubah bentuk dan pemisahan sepanjang proses pemotongan, meletakkan beban mekanikal yang berat pada tepi alat. Gabungan suhu tinggi dan tekanan tinggi mempercepatkan haus alatan, yang merupakan salah satu isu yang paling menonjol dalam pengeluaran.
Ti‑6Al‑4V juga mempamerkan lekatan yang kuat dan kecenderungan untuk membentuk tepi terbina (BUE). Semasa pemotongan, atom titanium mudah meresap dan terikat dengan bahan alat, terutamanya alat karbida.
Ini menyebabkan bahan bahan kerja dikimpal pada tepi pemotong, membentuk tepi terbina. Apabila BUE terputus, ia menghilangkan zarah alat, yang membawa kepada haus rusuk yang cepat dan kemasan permukaan yang buruk. Isu ini amat ketara pada kelajuan pemotongan rendah dan penyejukan yang tidak mencukupi.
Di samping itu, aloi titanium mempunyai modulus elastik yang rendah, yang bermaksud bahan itu cenderung untuk melompat semula di bawah tekanan pemotongan.Komponen dinding nipis atau bahagian langsing terdedah kepada getaran, pesongan dan ralat dimensi. Kesan spring-back ini juga meningkatkan geseran antara bahan kerja dan rusuk alat, memburukkan lagi haus alat dan kekasaran permukaan. Oleh itu, alatan mesin tegar, lekapan yang kuat, dan laluan alatan yang sesuai adalah penting.
Walau bagaimanapun, dengan strategi pemesinan yang dioptimumkan, Ti‑6Al‑4V boleh dimesin dengan kecekapan dan kualiti yang boleh diterima.
Penyelesaian utama termasuk: menggunakan alat karbida bersimen dengan butiran halus dan kestabilan haba yang tinggi; menggunakan pelinciran penyejukan tekanan tinggi yang banyak untuk mengurangkan suhu; mengguna pakai kelajuan pemotongan sederhana, kadar suapan yang besar, dan kedalaman pemotongan sederhana; mengekalkan alat tajam; dan menambah baik ketegaran sistem untuk meminimumkan getaran.
Secara ringkasnya, kebolehmesinan aloi titanium Gred 5 adalah lemah hingga sederhana.Tidak mustahil untuk dimesin, tetapi prosesnya dicirikan oleh kelajuan pemotongan yang rendah, haus alat yang tinggi, kepekatan haba yang tinggi, dan kepekaan terhadap getaran. Dengan parameter yang betul, peralatan tegar, penyejukan yang berkesan, dan alatan yang betul, pemesinan yang stabil dan tepat boleh dicapai. Disebabkan oleh kesukaran ini, pemesinan Ti‑6Al‑4V biasanya memerlukan pengalaman pemprosesan khusus dan kos pembuatan yang lebih tinggi berbanding dengan logam biasa.
