Priežastys, kodėl titano lydinį sunku apdoroti ir kaip su juo elgtis

Titanas yra svarbus konstrukcinis metalas, sukurtas šeštajame dešimtmetyje. Titano lydiniai yra plačiai naudojami įvairiose srityse dėl didelio stiprumo, gero atsparumo korozijai ir didelio atsparumo karščiui. Daugelis pasaulio šalių pripažino titano lydinių medžiagų svarbą, nuosekliai atliko jų tyrimus ir plėtrą bei gavo praktinį pritaikymą. 1950-aisiais ir 1960-aisiais daugiausia buvo sukurti aukštos temperatūros titano lydiniai aviacijos ir erdvėlaivių varikliams ir konstrukciniai titano lydiniai lėktuvų korpusams. Aštuntajame dešimtmetyje buvo sukurta korozijai atsparių titano lydinių partija. Nuo devintojo dešimtmečio buvo toliau tobulinami korozijai atsparūs titano lydiniai ir didelio stiprumo titano lydiniai. vystytis.

Titano lydinys iškėlė tam tikrų iššūkių gamybos pramonei dėl savo sunkiai apdorojamų savybių.

Titano lydinių tankis paprastai yra apie 4,51 g / kubinis centimetras, tai yra tik 60% plieno. Gryno titano tankis yra tik artimas paprasto plieno tankiui. Kai kurie didelio stiprumo titano lydiniai viršija daugelio legiruotų konstrukcinių plienų stiprumą. Todėl titano lydinio savitasis stiprumas (stiprumas / tankis) yra daug didesnis nei kitų metalinių konstrukcinių medžiagų, todėl galima pagaminti didelio vieneto stiprumo, gero standumo ir lengvo svorio dalis. Titano lydiniai naudojami orlaivių variklių komponentuose, rėmuose, apvalkaluose, tvirtinimo detalėse ir važiuoklėse. Be to, titano lydiniai taip pat plačiai naudojami automobilių dalyse, medicinos įrangoje ir elektroninėje 3C pramonėje.

Pjovimo jėga apdorojant titano lydinius yra tik šiek tiek didesnė nei tokio paties kietumo plieno, tačiau fiziniai titano lydinių apdirbimo reiškiniai yra daug sudėtingesni nei apdorojant plieną, todėl titano lydinio apdorojimas susiduria su didžiuliais sunkumais.
Daugumos titano lydinių šilumos laidumas yra labai mažas, tik 1/7 plieno ir 1/16 aliuminio. Todėl šiluma, susidaranti pjaustant titano lydinį, nebus greitai perkelta į ruošinį arba nebus pašalinta drožlių. Vietoj to, jis kaupsis pjovimo srityje, o sukuriama temperatūra gali siekti daugiau nei 1000 laipsnių, todėl įrankio pjovimo briauna greitai nusidėvi, įtrūksta ir susidaro susikaupę kraštai, o pjovimo briauna greitai susidėvi, o tai sukuria daugiau šilumos pjovimo srityje ir dar labiau sutrumpina įrankio tarnavimo laiką.

Pjovimo proceso metu susidaranti aukšta temperatūra taip pat ardo titano lydinio dalių paviršiaus vientisumą, dėl to sumažėja detalių geometrinis tikslumas ir atsiranda kietėjimo reiškinys, dėl kurio labai sumažėja jų atsparumas nuovargiui.
Titano lydinių elastingumas gali būti naudingas detalės veikimui, tačiau pjovimo metu ruošinio elastinga deformacija yra svarbi vibracijos priežastis. Dėl pjovimo slėgio „elastingas“ ruošinys nutolsta nuo įrankio ir atsimuša, todėl trintis tarp įrankio ir ruošinio nusveria pjovimo veiksmą. Trinties procesas taip pat generuoja šilumą, o tai apsunkina prasto titano lydinių šilumos laidumo problemą.
Ši problema dar rimtesnė apdorojant plonasienes arba žiedo formos dalis, kurios lengvai deformuojasi. Titano lydinio plonasienes dalis apdoroti iki laukiamo matmenų tikslumo nėra lengva. Kadangi įrankiu nustumiant ruošinio medžiagą vietinė plonos sienelės deformacija viršija tamprumo diapazoną ir atsiranda plastinė deformacija, medžiagos stiprumas ir kietumas pjovimo taške žymiai padidėja. Šiuo metu iš pradžių nustatytas pjovimo greitis tampa per didelis, todėl įrankis greitai nusidėvi.

Todėl pagrindinis titano lydinių apdirbimo sunkumų kaltininkas yra „šiluma“.

Norint įveikti šiuos iššūkius ir sėkmingai apdirbti titano lydinius, galima taikyti kelis metodus. Jie apima:

(1) Naudokite teigiamo kampo geometrijos įdėklus, kad sumažintumėte pjovimo jėgą, pjovimo šilumą ir ruošinio deformaciją.
(2) Palaikykite pastovų tiekimą, kad išvengtumėte ruošinio sukietėjimo. Pjovimo metu įrankis visada turi būti padavimo būsenoje. Frezavimo metu radialinis pjovimo dydis ae turi būti 30% spindulio.
(3) Naudokite aukšto slėgio ir didelio srauto pjovimo skystį, kad užtikrintumėte apdirbimo proceso terminį stabilumą ir išvengtumėte ruošinio paviršiaus išsigimimo bei įrankio pažeidimo dėl per didelės temperatūros.
(4) Laikykite ašmenų kraštą aštrų. Buki įrankiai yra šilumos kaupimosi ir nusidėvėjimo priežastis, dėl kurios įrankis gali lengvai sugesti.
(5) Apdorokite titano lydinį kiek įmanoma minkštiausiu, nes po grūdinimo medžiaga tampa sunkiau apdorojama, o terminis apdorojimas padidina medžiagos stiprumą ir padidina ašmenų susidėvėjimą.
(6) Naudokite didelį įrankio antgalio lanko spindulį arba nuožulną, kad į pjovimą įterptumėte kuo daugiau įrankio krašto. Tai sumažina pjovimo jėgą ir šilumą kiekviename taške ir apsaugo nuo vietinio lūžimo. Frezuojant titano lydinį, tarp pjovimo parametrų, didžiausią įtaką įrankio eksploatavimo trukmei turi pjovimo greitis vc, po to radialinis įrankio įsijungimas (frezavimo gylis) ae.

Apskritai, ašmenų griovelio susidėvėjimas, atsirandantis apdirbant titano lydinius, yra vietinis užpakalinės ir priekinės dalies nusidėvėjimas pjovimo gylio kryptimi. Tai dažnai sukelia sukietėjęs sluoksnis, paliktas ankstesnio apdorojimo metu. Cheminė reakcija ir difuzija tarp įrankio ir ruošinio medžiagos, kai apdirbimo temperatūra viršija 800 laipsnių, taip pat yra viena iš griovelio susidėvėjimo priežasčių. Kadangi apdirbimo proceso metu ruošinio titano molekulės kaupiasi priešais ašmenis ir yra „privirinamos“ prie ašmenų, veikiant aukštam slėgiui ir temperatūrai, suformuodamos užstatytą briauną. Kai užstatyta briauna atsilupa nuo pjovimo briaunos, ji pasiima įdėklo karbido dangą, todėl titano apdirbimui reikia specialių įdėklų medžiagų ir geometrijos.

Pjovimo sąlygos, įskaitant pjovimo greitį, pastūmą ir pjovimo gylį, taip pat vaidina svarbų vaidmenį nustatant pjovimo įrankio našumą ir gatavų dalių kokybę. Optimalūs pjovimo parametrai gali skirtis priklausomai nuo apdirbamo titano lydinio tipo, tačiau paprastai rekomenduojamas lėtesnis pjovimo greitis ir didesnis padavimo greitis, siekiant sumažinti šilumą ir išvengti sukietėjimo darbe.

Norint, kad pjovimo įrankiai ir ruošiniai būtų tinkamos temperatūros, labai svarbu naudoti tinkamą aušinimo sistemą. Vandeniniai aušinimo skysčiai, tokie kaip emulsijos, plačiai naudojami titano apdirbimui, nes užtikrina efektyvias aušinimo ir tepimo savybes, nesukeldami cheminių reakcijų su medžiaga.
Nepaisant iššūkių, titanas išlieka labai geidžiama medžiaga, kuri yra labai svarbi daugeliui šiuolaikinių pritaikymų. Naudojant tinkamus pjovimo įrankius, pjovimo sąlygas, aušinimo sistemas ir pažangias apdirbimo technologijas, galima įveikti šios medžiagos apdirbimo sunkumus ir išnaudoti visas jos galimybes.