Prelucrarea titanului: proprietăți inițiale ale materialului, dificultăți și tipuri de prelucrare, principiul de funcționare, tehnici și recomandări ale specialiștilor

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-02 14:01

Astăzi există un grup de metale pentru care este necesar să se creeze condiții speciale înainte de a începe lucrul cu ele. Prelucrarea titanului se încadrează în această categorie de lucrări. Toate dificultățile și caracteristicile procesului se datorează faptului că acest material se caracterizează printr-o duritate crescută.

Descriere

Titanul se caracterizează prin faptul că este foarte puternic, având o culoare argintie și, de asemenea, fiind extrem de rezistent la procesul de ruginire. Datorită faptului că pe suprafața metalului se formează un film de TiO_{2, acesta are o rezistență bună la toate influențele externe. Numai influența substanțelor care conțin alcali în compoziția lor poate afecta negativ proprietățile titanului. În contact cu aceste substanțe chimice, materia primă își pierde caracteristicile de rezistență.}

Datorită rezistenței ridicate a produsului, la strunjirea titanului, este necesar să folosiți o une altă din aliaj ultra-dur și alte condiții speciale atunci când lucrați la un strung CNC.

Ce ar trebui să iau în considerare atunci când procesez?

Dacă este necesar să se lucreze cu titan, trebuie luate în considerare următoarele proprietăți:

• Primul se lipește. Prelucrarea titanului cu ajutorul unui strung creează temperaturi ridicate, ceea ce face ca materialul să se topească și să se lipească de une alta de tăiere.
• În timpul procesării, apare și praf fin dispersat. Poate detona și, prin urmare, este foarte important să respectați cu strictețe toate regulile de siguranță în timpul funcționării.
• Pentru a efectua procesul de tăiere de în altă calitate a unor astfel de metale grele, este nevoie de o une altă care poate oferi modul adecvat.
• De asemenea, este necesar să selectați o une altă specială pentru tăiere, deoarece titanul este caracterizat printr-o conductivitate termică scăzută.

După ce prelucrarea titanului este terminată, piesa finită este de obicei încălzită, după care este lăsată să se răcească în aer liber. Astfel, se creează o peliculă de protecție pe suprafața materialului, care a fost descris mai sus.

Clasificarea metodelor de procesare

Pentru a tăia astfel de materii prime este nevoie de o une altă specială, precum și de un strung CNC. Procesul în sine este împărțit în mai multe operațiuni, fiecare dintre acestea fiind efectuată conform propriei tehnologii.

În ceea ce privește operațiunile în sine, acestea pot fi de bază, intermediare sau preliminare.

Când procesați titan pe mașini, trebuie să vă amintiți că vibrațiile au loc în acest moment. Pentru a parțialPentru a rezolva această problemă, puteți fixa piesa de prelucrat într-un mod în mai multe etape și, de asemenea, o puteți face cât mai aproape de ax. Pentru a reduce influența temperaturii asupra procesului de prelucrare, se recomandă utilizarea frezelor din carbură cu granulație fină neacoperite și inserții speciale PVD. Aici merită să acordați atenție faptului că, în timpul prelucrării titanului prin tăiere, de la 85 la 90% din toată energia va fi transformată în căldură, care va fi absorbită de așchii, piesa de prelucrat în curs de prelucrare, freze și lichid. care este destinat răcirii. De obicei, temperatura din zona de lucru ajunge la 1000-1100 de grade Celsius.

Ajustați parametrii de procesare

La prelucrarea unui material atât de rezistent, trebuie să luați în considerare trei parametri principali:

• unghiul de fixare al instrumentului de lucru;
• rata de alimentare;
• viteza de tăiere.

Dacă ajustați acești parametri, îi puteți folosi pentru a modifica temperatura de procesare. În diferite moduri de procesare, se observă diferiți parametri ai acestor caracteristici.

Pentru pre-tratamentul cu o tăiere a stratului superior de până la 10 mm, este permisă o admisie de 1 mm. Pentru a funcționa în acest mod, de obicei sunt setați următorii parametri. În primul rând, unghiul de fixare este de la 3 la 10 mm, iar în al doilea rând, viteza de avans este de la 0,3 la 0,8 mm, iar viteza de tăiere este setată la 25 m/min.

O versiune intermediară a procesării titanului implică tăierea stratului superior de la 0,5 la 4 mm, precum și formarea unui strat uniform de 1 mm. Unghi de fixare 0,5-4 mm, dimensiune de avans 0,2-0,5 mm, viteza de avans 40-80 m/min.

Principala opțiune de procesare este îndepărtarea unui strat de 0,2-0,5 mm, precum și eliminarea alocațiilor. Viteza de lucru este de 80-120 m/min, unghiul de fixare este de 0,25-0,5 mm, iar viteza de avans este de 0,1-0,4 mm.

De asemenea, este foarte important de remarcat aici că prelucrarea titanului pe astfel de echipamente este întotdeauna efectuată numai atunci când este furnizată o emulsie specială de răcire. Substanța este furnizată sub presiune instrumentului de lucru. Acest lucru este necesar pentru a crea un mod normal de funcționare cu temperatură.

Instrument de procesare

Cerințele pentru instrumentul de prelucrare a materialelor sunt destul de ridicate. Cel mai adesea, prelucrarea titanului și aliajelor se realizează cu freze care au capete detașabile și sunt instalate pe mașini CNC. În timpul funcționării, une alta de lucru este supusă uzurii abrazive, adezive și difuze. O atenție deosebită trebuie acordată uzurii difuze, deoarece în acest moment are loc procesul de dizolvare atât a materialului de tăiere, cât și a semifabricatului de titan. Aceste procese sunt cele mai active dacă temperatura este în intervalul de la 900 la 1200 de grade Celsius.

Cerințe pentru instrumente

O caracteristică a prelucrării titanului este, de asemenea, că este necesar să selectați un instrument de lucru în funcție de modul de operare selectat.

Pentru a lucra în modul preliminar, cele mai des utilizate inserții sunt rotunde sau pătrate iC19. Aceste plăci sunt fabricate dintr-un aliaj special, care este marcat ca H13A și nu are acoperire.

Pentru a procesa cu succes titanul într-un mod intermediar, este deja necesar să folosiți numai inserții rotunde din același aliaj H13A sau din aliaj GC1155 cu acoperire PDV.

Pentru cea mai responsabilă metodă de prelucrare, de bază, se folosesc duze rotunde cu tăișuri șlefuite, care sunt realizate din aliaje H13A, GC 1105, CD 10.

Este important de adăugat că la prelucrarea pe strunguri CNC este permisă cea mai mică abatere de la forma piesei care a fost specificată în caietul de sarcini. Cel mai adesea, elementele realizate dintr-un astfel de aliaj nu au deloc abateri de la normă.

Problemă principală de procesare

Principala problemă întâmpinată la prelucrarea acestei materii prime este lipirea și zgâriatul pe une altă. Din această cauză, tratamentul termic al titanului este foarte dificil. În plus, o mulțime de probleme sunt cauzate de faptul că metalul are o conductivitate termică foarte scăzută. Datorită faptului că alte metale rezistă mult mai slab la căldură, atunci când sunt în contact cu titanul, ele formează cel mai adesea un aliaj. Acesta este principalul motiv pentru uzura rapidă a sculei. Pentru a reduce oarecum zgârieturile și lipirea, precum și pentru a devia o parte din căldura generată, experții recomandă să faceți următoarele:

• În primul rând, trebuie să utilizați lichid de răcire;
• în al doilea rând, la ascuțirepiese de prelucrat, de exemplu, unelte din aceleași materiale grele;
• în al treilea rând, la prelucrarea materiilor prime cu freze, viteza este redusă semnificativ pentru a reduce căldura.

Oxidarea și nitrurarea titanului

Merită să începem cu nitrurarea de titan, deoarece acest tip de tratament este mult mai dificil decât oxidarea. Procesul tehnologic este următorul. Produsul din titan este încălzit la 850-950 de grade Celsius, după care piesa trebuie plasată într-un mediu cu azot pur timp de câteva zile. După aceea, pe suprafața elementului se formează o peliculă de nitrură de titan, din cauza reacțiilor chimice care vor avea loc în aceste zile. Dacă totul a mers bine, atunci pe titan va apărea o peliculă de culoare aurie, care se va distinge prin rezistență crescută și rezistență la abraziune.

În ceea ce privește oxidarea titanului, metoda este foarte comună și aparține, ca și precedenta, tratamentului termic al titanului. Începutul procesului nu este diferit de nitrurare, piesa trebuie încălzită la o temperatură de 850 de grade Celsius. Dar procesul de răcire nu are loc treptat și într-un mediu gazos, ci brusc și cu utilizarea unui lichid. Astfel, este posibil să se obțină un film pe suprafața de titan, care va fi ferm lipit de acesta. Prezența acestui tip de peliculă la suprafață duce la creșterea rezistenței și a rezistenței la abraziune de 15-100 de ori.

Piesele de conectare

În unele cazuri, produsele din titan fac parte dintr-un maredesene. Acest lucru sugerează că este nevoie de a conecta diferite materiale.

Pentru a conecta produsele din această materie primă, se folosesc patru metode principale. Principala este sudarea, se folosește și lipirea, o metodă de conectare mecanică care implică utilizarea de nituri și îmbinări cu șuruburi. Până în prezent, principala metodă de procesare pentru conectarea produselor într-o singură structură este sudarea într-un mediu cu gaz inert sau fluxuri speciale fără oxigen..

În ceea ce privește lipirea, această metodă este utilizată numai dacă sudarea este imposibilă sau nepractică. Acest proces este complicat de unele reacții chimice care apar ca urmare a lipirii. Pentru a realiza o conexiune mecanică cu șuruburi sau nituri, va trebui să utilizați și un material special.