Titanbearbetning: materialets initiala egenskaper, svårigheter och typer av bearbetning, driftprincip, tekniker och rekommendationer från specialister

2024 Författare: Howard Calhoun | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-02 14:03

Idag finns det en grupp metaller som det är nödvändigt att skapa speciella förutsättningar för innan man börjar arbeta med dem. Bearbetning av titan faller inom denna kategori av arbete. Alla svårigheter och funktioner i processen beror på det faktum att detta material kännetecknas av ökad hårdhet.

Description

Titan kännetecknas av att vara mycket stark, ha en silverfärgad färg och dessutom vara extremt motståndskraftig mot rostprocessen. På grund av det faktum att en film av TiO_{2 bildas på ytan av metallen har den god beständighet mot alla yttre påverkan. Endast påverkan av ämnen som innehåller alkali i sin sammansättning kan negativt påverka titanets egenskaper. I kontakt med dessa kemikalier förlorar råmaterialet sina hållfasthetsegenskaper.}

På grund av produktens höga hållfasthet, när man svarvar titan, är det nödvändigt att använda ett ultrahårt legeringsverktyg och andra speciella förhållanden när man arbetar på en CNC-svarv.

Vad ska jag tänka på när jag bearbetar?

Om det är nödvändigt att arbeta med titan måste följande egenskaper beaktas:

• Den första sitter fast. Att bearbeta titan med hjälp av en svarv skapar höga temperaturer, vilket gör att materialet smälter och fastnar på skärverktyget.
• Under bearbetningen förekommer även fint spritt damm. Den kan detonera, och därför är det mycket viktigt att strikt följa alla säkerhetsföreskrifter under drift.
• För att utföra den högkvalitativa skärprocessen av sådan tung metall, behövs ett verktyg som kan tillhandahålla lämpligt läge.
• Det är också nödvändigt att välja ett specialverktyg för skärning eftersom titan kännetecknas av låg värmeledningsförmåga.

Efter avslutad titanbearbetning värms vanligtvis den färdiga delen upp, varefter den får svalna i det fria. Således skapas en skyddsfilm på ytan av materialet, vilket beskrevs ovan.

Klassificering av bearbetningsmetoder

För att skära sådana råvaror behövs ett specialverktyg, samt en CNC-svarv. Själva processen är uppdelad i flera operationer, som var och en utförs enligt sin egen teknik.

När det gäller själva operationerna kan de vara grundläggande, mellanliggande eller preliminära.

När du bearbetar titan på maskiner måste du komma ihåg att vibrationer uppstår vid denna tidpunkt. För att delvisFör att lösa detta problem kan du fästa arbetsstycket på ett flerstegs sätt och även göra det så nära spindeln som möjligt. För att minska temperaturens påverkan på bearbetningsprocessen, rekommenderas att använda obelagda finkorniga hårdmetallskärare och speciella PVD-skär. Här är det värt att uppmärksamma det faktum att under bearbetningen av titan genom skärning kommer från 85 till 90% av all energi att omvandlas till värme, som kommer att absorberas av spånen, arbetsstycket som bearbetas, skärarna och vätskan som är avsedd för kylning. Vanligtvis når temperaturen i arbetsområdet 1000-1100 grader Celsius.

Justera bearbetningsparametrar

När man bearbetar ett sådant kraftigt material finns det tre huvudparametrar att beakta:

• fixeringsvinkel för arbetsverktyget;
• feed rate;
• klipphastighet.

Om du justerar dessa parametrar kan du använda dem för att ändra bearbetningstemperaturen. Under olika bearbetningslägen observeras olika parametrar för dessa egenskaper.

För förbehandling med ett snitt av det övre lagret upp till 10 mm tillåts 1 mm. För att arbeta i detta läge ställs vanligtvis följande parametrar in. För det första är fixeringsvinkeln från 3 till 10 mm, och för det andra är matningshastigheten från 0,3 till 0,8 mm, och skärhastigheten är inställd på 25 m/min.

En mellanversion av titanbearbetning innebär att man skär av det översta lagret från 0,5 till 4 mm, samt bildandet av ett jämnt lager med 1 mm tillägg. Fixeringsvinkel 0,5-4 mm, matningsmått 0,2-0,5 mm, matningshastighet 40-80 m/min.

Det huvudsakliga bearbetnings alternativet är borttagning av ett lager på 0,2-0,5 mm, samt borttagning av utsläppsrätter. Arbetshastigheten är 80-120 m/min, fixeringsvinkeln är 0,25-0,5 mm och matningshastigheten är 0,1-0,4 mm.

Det är också mycket viktigt att notera här att bearbetningen av titan på sådan utrustning alltid utförs endast när en speciell kylemulsion levereras. Ämnet tillförs under tryck till arbetsverktyget. Detta är nödvändigt för att skapa ett norm alt temperaturläge.

Bearbetningsverktyg

Kraven på materialbearbetningsverktyget är ganska höga. Oftast utförs bearbetningen av titan och legeringar med hjälp av skärare som har avtagbara huvuden, och de är installerade på CNC-maskiner. Under drift utsätts arbetsverktyget för abrasivt, adhesivt och diffust slitage. Särskild uppmärksamhet bör ägnas åt diffust slitage, eftersom processen för upplösning av både skärmaterialet och titanämnet vid denna tidpunkt äger rum. Dessa processer är mest aktiva om temperaturen ligger i intervallet från 900 till 1200 grader Celsius.

Verktygskrav

En egenskap med titanbearbetning är också att det är nödvändigt att välja ett arbetsverktyg beroende på vilket arbetssätt som väljs.

För att arbeta i preliminärt läge är de vanligaste skären runda eller fyrkantiga iC19. Dessa plattor är gjorda av en speciell legering, som är märkt som H13A och har ingen beläggning.

För att framgångsrikt bearbeta titan på ett mellanliggande sätt är det redan nödvändigt att endast använda runda skär från samma legering H13A eller från legering GC1155 med en PDV-beläggning.

För den mest ansvarsfulla, grundläggande bearbetningsmetoden används runda munstycken med slipande skäreggar, som är gjorda av legeringar H13A, GC 1105, CD 10.

Det är viktigt att tillägga att vid bearbetning på CNC-svarvar tillåts minsta avvikelse från formen på delen som specificerades i referensvillkoren. Oftast har element gjorda av en sådan legering inga avvikelser från normen alls.

Huvudbearbetningsproblem

Det största problemet som uppstår vid bearbetningen av detta råmaterial är att det fastnar och nöts på verktyget. På grund av detta är värmebehandlingen av titan mycket svår. Dessutom orsakas en hel del problem av att metallen har en mycket låg värmeledningsförmåga. På grund av det faktum att andra metaller motstår värme mycket svagare, när de kommer i kontakt med titan, bildar de oftast en legering. Detta är huvudorsaken till snabb verktygsslitage. För att i viss mån minska skavning och fastsättning, samt för att avleda en del av den alstrade värmen, rekommenderar experter att du gör följande:

• Först måste du använda kylvätska;
• för det andra, vid skärpningarbetsstycken, till exempel, verktyg från samma kraftiga material bör användas;
• för det tredje, vid bearbetning av råmaterial med fräsar, reduceras hastigheten avsevärt för att minska värmen.

Oxidation och nitrering av titan

Det är värt att börja med titaniumnitrering, eftersom den här typen av behandling är mycket svårare än oxidation. Den tekniska processen är som följer. Titanprodukten värms upp till 850-950 grader Celsius, varefter delen måste placeras i en miljö med ren kvävgas under flera dagar. Därefter bildas en film av titannitrid på grundämnets yta, på grund av kemiska reaktioner som kommer att ske under dessa dagar. Om allt gick bra, kommer en guldfärgad film att dyka upp på titanet, som kommer att kännetecknas av ökad styrka och nötningsbeständighet.

När det gäller oxidation av titan är metoden mycket vanlig och hör, liksom den tidigare, till värmebehandlingen av titan. Början av processen skiljer sig inte från nitrering, delen måste värmas till en temperatur på 850 grader Celsius. Men kylningsprocessen sker inte gradvis och i ett gasformigt medium, utan plötsligt och med användning av en vätska. Således är det möjligt att erhålla en film på ytan av titan, som kommer att vara ordentligt bunden till den. Närvaron av denna typ av film på ytan leder till en ökning av styrka och nötningsbeständighet med 15-100 gånger.

Anslutande delar

I vissa fall är titanprodukter en del av en stormönster. Detta tyder på att det finns ett behov av att koppla ihop olika material.

För att koppla ihop produkter från denna råvara används fyra huvudsakliga metoder. Den huvudsakliga är svetsning, lödning används också, en mekanisk anslutningsmetod som involverar användning av nitar och bultförband. Hittills är den huvudsakliga bearbetningsmetoden för att ansluta produkter till en struktur svetsning i en inertgasmiljö eller speciella syrefria flussmedel.

När det gäller lödning, används denna metod endast om svetsning är omöjlig eller opraktisk. Denna process kompliceras av vissa kemiska reaktioner som uppstår som ett resultat av lödning. För att göra en mekanisk anslutning med bultar eller nitar måste du också använda ett speciellt material.