4 основні причини, чому титанові сплави важко обробляти, і 6 рішень! - Блог

Титанові сплавимають багато переваг. Наприклад: висока стійкість до корозії, низька щільність і висока міцність, не-магнітні властивості, біосумісність і стійкість до високих-температур. Однак титанові сплави насправді важко обробляти і вимагають спеціальних ріжучих інструментів. У цій статті обговорюватимуться причини, чому титанові сплави важко обробляти, і контрзаходи, які можна вжити.

1. Причини, чому титанові сплави важко обробляти

По-перше, концентрація тепла

Більшість титанових сплавів мають дуже низьку теплопровідність-лише 1/7 від сталі, 1/16 від алюмінію та 1/25 від міді. В результаті тепло, що виділяється під час обробки титанових сплавів, не швидко передається заготовці або виноситься стружкою, а концентрується в зоні різання.

Температура на ріжучій кромці може досягати 1000 градусів, спричиняючи швидкий знос і розтріскування ріжучої кромки інструменту, що призводить до накопичення стружки та скорочення терміну служби інструменту.

Високі температури, що утворюються під час різання, також порушують цілісність поверхні деталей із титанового сплаву, що призводить до зниження геометричної точності та зміцнення, що значно знижує їхню втомну міцність.

По-друге, пружна деформація

Модуль пружності титанових сплавів не дуже високий; наприклад, модуль пружності TC4 становить лише 110 ГПа, тоді як модуль пружності сталі 45 становить 210 ГПа, а нержавіючих сталей, таких як 303, 304 і 316, також близько 200 ГПа. Тому при обробці титанових сплавів можливе виникнення пружної деформації.

Ця проблема ще більш серйозна під час обробки тонкостінних-або кільцеподібних-деталей. Виготовити тонкостінні деталі з титанового сплаву з потрібною точністю розмірів непросто. Це пояснюється тим, що коли матеріал заготовки відштовхується ріжучим інструментом, локальна деформація в тонкостінних ділянках перевищує межу пружності, що призводить до пластичної деформації, що значно підвищує міцність і твердість матеріалу в точці різання.

Тиск різання змушує «пружну» заготовку відходити від інструменту та відскакувати, що призводить до тертя між інструментом і заготовкою, яке перевищує силу різання. Це тертя генерує тепло, що загострює проблему поганої теплопровідності титанових сплавів.

По-третє, титанові сплави мають високу спорідненість, що призводить до утворення довгої суцільної стружки під час точіння та свердління. Ці стружки можуть обертатися навколо інструменту та погіршувати його роботу. Надмірна глибина різання може призвести до застрягання інструменту, підгоряння та поломки інструменту.

Звичайно, ця висока спорідненість також є досить корисною в інших програмах; наприклад, в іонних насосах, де титан використовується для катодних пластин. Коли атоми титану розпилюються на стінку анодної трубки, вони адсорбують газ, створюючи тим самим над-високий вакуум.

По-четверте, вібрація

У той час як пружність титанових сплавів може сприяти продуктивності деталей, під час процесу різання пружна деформація заготовки є основною причиною вібрації.

Вібрація, що виникає під час обробки титанових сплавів, приблизно в 10 разів перевищує вібрацію сталі. Оскільки тепло різання зосереджено в зоні різання, утворюється зубчаста стружка та призводить до коливань потужності різання.

2. Контрзаходи для важкої оброблюваності титанових сплавів

По-перше, охолодження

Охолоджуючу рідину можна використовувати для зниження високих температур, що виникають під час різання. Зазвичай не-розчинні охолоджуючі рідини-на основі олії використовуються для низько-швидкісного,-великого{4}}навантаження різання та зрізання, тоді як розчинні охолоджувачі використовуються для високо-швидкісного різання чи зрізання.

Крім того, можна використовувати кріогенні методи різання, використовуючи рідкий азот (-180 градусів) або рідкий CO₂ (-76 градусів) як ріжучу рідину для зниження температури в зоні різання. Цей метод може зменшити основну силу різання на 20% і знизити температуру різання більш ніж на 300 градусів. При цьому зникає нарощена кромка, покращується якість обробленої поверхні, а термін служби інструменту збільшується в 2-3 рази.

По-друге, вибір правильних ріжучих інструментів

Вибір правильних ріжучих інструментів може дати значні покращення.

Оскільки тепло має розсіюватися через ріжучу кромку та охолоджуючу рідину-а не через стружку, як у випадку зі сталлю-, невелика частина ріжучої кромки має витримувати надзвичайно високі термічні та механічні навантаження. Використання гострої ріжучої кромки зменшує силу різання.

Крім того, тиск різання можна зменшити за допомогою шліфованих пластин із полірованими канавками та високими позитивними передніми кутами.

За потреби також можна використовувати інструменти з покриттям, щоб запобігти зчепленню зі сплавом і подрібнити довгу стружку, таким чином мінімізуючи тертя під час відкачування стружки-все це допомагає запобігти виділенню тепла під час обробки.

По-третє, підтримувати постійну швидкість подачі або збільшити швидкість подачі

Титан схильний до деформаційного зміцнення-тобто під час механічної обробки він стає твердішим, що призводить до збільшення зносу інструменту. Постійна швидкість подачі забезпечує мінімальне зміцнення.

Звичайно, якщо верстат дозволяє, швидкість подачі можна збільшити. Це означає, що інструмент витрачає менше часу на певну ділянку, залишаючи менше часу для накопичення тепла та зміцнення.

По-четверте, зменшіть швидкість різання

Наприклад, використовуйте одну-третину або менше швидкості різання, яка використовується для сталі, щоб контролювати виділення тепла.

По-п'яте, змінюйте інструменти відповідно до процесу

Інструменти з покриттям з кераміки, карбіду та нітриду титану, які використовуються для обробки титанових сплавів, матимуть менший термін служби.

Titanium Alloy Thumbtacks Titanium Alloy Fuel Tank Cap best price