Od odkritja titana leta 1790 so ljudje že stoletje raziskovali, da bi pridobili njegove izjemne lastnosti. Leta 1910 so ljudje prvič proizvedli kovinski titan, vendar je bila pot do uporabe titanovih zlitin dolga in naporna. Šele 40 let pozneje, leta 1951, je bila industrijska proizvodnja končno realizirana.
Titanove zlitine imajo značilnosti visoke specifične trdnosti, odpornosti proti koroziji, odpornosti na visoke temperature in odpornosti proti utrujenosti. Teža titanovih zlitin enake velikosti je le 60 % teže jekla, vendar je močnejša od legiranega jekla. Titanove zlitine se zaradi svojih dobrih lastnosti vedno pogosteje uporabljajo v letalstvu, vesolju, opremi za proizvodnjo električne energije, jedrski energiji, ladjah, kemikalijah in medicinski opremi.
Vzroki za težave pri obdelavi titanovih zlitin
Štiri značilnosti titanovih zlitin, kot so nizka toplotna prevodnost, huda delovna utrdba, visoka afiniteta z rezalnimi orodji in majhna plastična deformacija, so bistveni razlogi za težave pri obdelavi titanovih zlitin. Njegov rezalni indeks je enak le 20 % rezalnega indeksa jekla, ki ga je enostavno rezati.
Nizka toplotna prevodnost
Toplotna prevodnost titanove zlitine je le približno 16 % prevodnosti jekla 45#. Toplote med obdelavo ni mogoče pravočasno odvesti, kar ima za posledico lokalno visoko temperaturo rezalnega roba (temperatura konice med obdelavo je več kot 1-krat večja od temperature jekla 45#), kar zlahka povzroči razpršeno obrabo orodja.
Hudo delovno utrjevanje
Pojav utrjevanja titanove zlitine je očiten, površinska utrjena plast pa je resnejša kot pri nerjavnem jeklu, kar bo povzročilo določene težave pri nadaljnji obdelavi, kot je povečana poškodba meje orodja.
Visoka afiniteta z orodji
Močan oprijem s cementnim karbidom, ki vsebuje titan.
Majhna plastična deformacija
Je približno 1/2 elastičnega modula jekla 45, zato je elastično okrevanje veliko in trenje resno. Obenem je obdelovanec nagnjen tudi k vpenjalni deformaciji.
Tehnični nasveti za obdelavo titanove zlitine
Na podlagi razumevanja mehanizma obdelave titanove zlitine in prejšnjih izkušenj so glavni procesni nasveti za obdelavo titanove zlitine naslednji:
(1) Uporabite rezilo s pozitivno geometrijo kota, da zmanjšate rezalno silo, rezalno toploto in deformacijo obdelovanca.
(2) Vzdržujte konstanten pomik, da preprečite utrjevanje obdelovanca. Orodje mora biti med postopkom rezanja vedno v pomiku. Radialna globina reza ae med rezkanjem mora biti 30% polmera.
(3) Uporabite visokotlačno in visoko pretočno rezalno tekočino, da zagotovite toplotno stabilnost postopka obdelave in preprečite degeneracijo površine in poškodbe orodja zaradi previsoke temperature.
(4) Rob rezila naj bo oster. Topa orodja so vzrok za kopičenje toplote in obrabo, kar lahko hitro povzroči okvaro orodja.
(5) Čim bolj obdelujte titanovo zlitino v njenem najmehkejšem stanju, ker postane material po utrjevanju težje obdelan. Toplotna obdelava poveča trdnost materiala in poveča obrabo rezila.
(6) Za rezanje uporabite velik polmer konice orodja ali posnetek in vstavite čim večji del rezila v rez. To lahko zmanjša rezalno silo in toploto na vsaki točki ter prepreči lokalne poškodbe. Pri rezkanju titanove zlitine ima med vsemi rezalnimi parametri na življenjsko dobo orodja največji vpliv rezalna hitrost, sledi pa ji radialna globina reza.
Rešite težave s predelavo titana tako, da začnete z rezilom
Obraba utora rezila, ki se pojavi pri obdelavi titanove zlitine, je lokalna obraba na zadnji in sprednji strani vzdolž smeri globine reza. Pogosto je posledica utrjene plasti, ki je ostala po prejšnji obdelavi. Kemična reakcija in difuzija med orodjem in materialom obdelovanca pri temperaturi obdelave nad 800 stopinj je tudi eden od razlogov za nastanek obrabe utorov. Ker se med obdelavo titanove molekule obdelovanca kopičijo pred rezilom in se pod visokim pritiskom in visoko temperaturo "privarijo" na rezilo, da tvorijo vgrajen rob. Ko se z rezila odlušči nabrani rob, se karbidna prevleka rezila odstrani. Zato obdelava titanove zlitine zahteva posebne materiale in geometrijo rezil.
Struktura orodja primerna za obdelavo titana
Poudarek obdelave titanovih zlitin je toplota. Veliko količino visokotlačne rezalne tekočine je treba razpršiti na rezalni rob pravočasno in natančno, da hitro odstranimo vročino. Na trgu obstajajo edinstvene strukture rezkarjev posebej za obdelavo titanovih zlitin.
Začenši s specifično metodo obdelave
Obračanje
Izdelkom iz titanove zlitine je enostavno pridobiti dobro površinsko hrapavost pri struženju, utrjevanje pa ni resno, vendar je temperatura rezanja visoka in orodje se hitro obrabi. Glede na te značilnosti se v glavnem upoštevajo naslednji ukrepi glede orodij in rezalnih parametrov:
Material orodja: YG6, YG8 in YG10HT so izbrani glede na obstoječe pogoje tovarne.
Parametri geometrije orodja: ustrezen sprednji in zadnji kot orodja, zaobljena konica orodja.
Nizka rezalna hitrost, zmerna hitrost pomika, globoka globina reza, zadostno hlajenje, konica orodja ne sme biti višja od središča obdelovanca pri obračanju zunanjega kroga, sicer se zlahka zatakne. Pri končni obdelavi in struženju tankostenskih delov mora biti glavni kot odklona orodja velik, običajno 75 ~ 90 stopinj.
Rezkanje
Rezkanje izdelkov iz titanove zlitine je težje kot struženje, ker je rezkanje prekinjeno rezanje in se ostružki zlahka prilepijo na rezilo. Ko zobje lepljivih ostružkov ponovno zarežejo v obdelovanec, se lepljivi ostružki odbijejo in odnesejo majhen kos orodnega materiala, ki tvori zlomljen rob, kar močno zmanjša vzdržljivost orodja.
Metoda rezkanja: na splošno uporabite rezkanje navzdol.
Material orodja: hitrorezno jeklo M42.
Na splošno obdelava legiranega jekla ne uporablja rezkanja navzdol. Zaradi vpliva reže med vodilnim vijakom strojnega orodja in matico pri rezkanju navzdol rezkalo deluje na obdelovanec, sila v smeri podajanja pa je enaka smeri podajanja, kar lahko zlahka povzroči obdelovanec miza se občasno premika, zaradi česar se rezilo zlomi. Pri rezkanju navzdol bodo rezalni zobje udarili ob trdo kožo, ko bodo začeli rezati, kar bo povzročilo zlom rezila. Ker pa so ostružki pri obratnem rezkanju od tankih do debelih, je rezilo nagnjeno k suhemu trenju z obdelovancem, ko prvič zareže, kar poslabša oprijemanje in krušenje rezka. Za nemoteno rezkanje titanovih zlitin je treba upoštevati tudi, da je treba sprednji kot zmanjšati in zadnji kot povečati v primerjavi s splošnim standardnim rezkalnikom. Hitrost rezkanja mora biti nizka, čim bolj je treba uporabljati rezkala z ostrimi zobmi, izogibati pa se je treba uporabi rezkarjev z lopatastimi zobmi.
Tapkanje
Pri rezanju izdelkov iz titanove zlitine se ostružki zlahka prilepijo na rezilo in obdelovanec, ker so majhni, kar ima za posledico veliko vrednost hrapavosti in visok navor na obdelani površini. Nepravilna izbira in nepravilno delovanje navojnih svedrov pri narezovanju lahko hitro povzroči otrdelost, izjemno nizko učinkovitost obdelave in občasne zlome navojnih svedrov.
Prednost je treba dati uporabi pipe z enim navojem. Število zob mora biti manjše od števila zob standardne pipe, običajno 2 do 3 zobje. Kot rezalnega stožca mora biti velik, konični del pa je običajno dolg 3 do 4 niti. Za lažje odstranjevanje ostružkov lahko na rezalnem koničnem delu brusite tudi negativni kot. Poskusite uporabiti kratke navoje, da povečate togost konusa. Obratni stožčasti del stožca mora biti primerno večji od standardnega, da se zmanjša trenje med navojem in obdelovancem.
Povrtavanje
Pri povrtavanju titanovih zlitin obraba orodja ni resna in lahko se uporabljajo tako povrtala iz karbidne trdine kot povrtala iz hitroreznega jekla. Pri uporabi povrtal iz karbidne trdine je treba sprejeti togost procesnega sistema, podobno kot pri vrtanju, da preprečite, da bi se povrtala okrušila. Glavna težava pri povrtavanju titanovih zlitin je, da zaključek povrtavanja ni dober. Širina rezila povrtala mora biti zožana z oljnim kamnom, da se rezilo ne prilepi na steno luknje, vendar mora biti zagotovljena zadostna trdnost. Na splošno je širina rezila 0,1 do 0,15 mm.
Prehod med rezalnim robom in kalibrirnim delom mora biti gladek lok. Po obrabi ga je treba pravočasno popraviti, velikost loka vsakega zoba pa mora biti skladna; če je potrebno, se lahko kalibracijski del zadnjega stožca poveča.
Vrtanje
Vrtanje v titanove zlitine je težavno, med obdelavo pa se pogosto pojavi pojav gorenja in lomljenja svedra. To je predvsem posledica več razlogov, kot so slabo brušenje svedrov, nepravočasno odstranjevanje odrezkov, slabo hlajenje in slaba togost procesnega sistema. Zato je treba pri vrtanju titanovih zlitin posvetiti pozornost razumnemu brušenju svedra, velikemu zgornjemu kotu, zmanjšanemu prednjemu kotu zunanjega roba, povečanemu zadnjemu kotu zunanjega roba in zožitvi zadnje strani povečati na 2 do 3-krat večjo kot pri vrtanju titanovih zlitin. standardni sveder. Orodje pogosto umaknite in pravočasno odstranite ostružke, pri tem pa bodite pozorni na obliko in barvo ostružkov. Če so ostružki pernati ali spremenijo barvo med vrtanjem, to pomeni, da je sveder top in je treba orodje pravočasno zamenjati in nabrusiti.
Priprava za vrtanje mora biti pritrjena na delovno mizo, površina noža vodila orodja za vrtanje mora biti blizu obdelovalne površine in poskusite uporabiti kratek sveder. Druga težava, ki jo je vredno omeniti, je, da se pri ročnem podajanju sveder ne sme premikati naprej ali nazaj v luknji, sicer se bo rezilo vrtalnika drgnilo ob obdelovalno površino, kar bo povzročilo otrdelost in naredilo sveder topo.
Brušenje
Pogosta težava pri brušenju delov iz titanove zlitine je, da lepljivi ostružki povzročijo zamašitev brusilnega kolesa in opekline na površini dela. Razlog za to je, da je toplotna prevodnost titanove zlitine slaba, kar povzroča visoko temperaturo v območju brušenja, tako da sta titanova zlitina in abraziv povezana, razpršena in močno kemično reagirata. Lepljivi ostružki in zamašitev brusnega diska povzročijo znatno zmanjšanje razmerja mletja. Zaradi difuzije in kemične reakcije se površina obdelovanca zažge, kar povzroči zmanjšanje utrujenostne trdnosti delov, kar je bolj očitno pri brušenju ulitkov iz titanove zlitine.
Za rešitev tega problema so sprejeti naslednji ukrepi:
Izberite primeren material za brus: zeleni silicijev karbid TL. Nekoliko nižja trdota brusa: ZR1.
Obdelavo rezanja materialov iz titanove zlitine je treba nadzorovati z vidika materialov orodja, rezalnih tekočin in parametrov obdelave, da se izboljša celovita učinkovitost obdelave materiala iz titanove zlitine.
Priporočeni video Spremljajte video račun obdelave kovin in z odnosom bodite pozorni na industrijske medije
