Επεξεργασία τιτανίου: αρχικές ιδιότητες του υλικού, δυσκολίες και τύποι επεξεργασίας, αρχή λειτουργίας, τεχνικές και συστάσεις ειδικών

2024 Συγγραφέας: Howard Calhoun | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 10:23

Σήμερα υπάρχει μια ομάδα μετάλλων για τα οποία είναι απαραίτητο να δημιουργηθούν ειδικές συνθήκες πριν ξεκινήσετε να εργάζεστε μαζί τους. Η κατεργασία τιτανίου εμπίπτει σε αυτή την κατηγορία εργασιών. Όλες οι δυσκολίες και τα χαρακτηριστικά της διαδικασίας οφείλονται στο γεγονός ότι αυτό το υλικό χαρακτηρίζεται από αυξημένη σκληρότητα.

Περιγραφή

Το

Το τιτάνιο χαρακτηρίζεται από το ότι είναι πολύ δυνατό, έχει ασημί χρώμα και επίσης εξαιρετικά ανθεκτικό στη διαδικασία σκουριάς. Λόγω του γεγονότος ότι ένα φιλμ TiO_{2 σχηματίζεται στην επιφάνεια του μετάλλου, έχει καλή αντοχή σε όλες τις εξωτερικές επιρροές. Μόνο η επίδραση των ουσιών που περιέχουν αλκάλια στη σύνθεσή τους μπορεί να επηρεάσει αρνητικά τις ιδιότητες του τιτανίου. Σε επαφή με αυτές τις χημικές ουσίες, η πρώτη ύλη χάνει τα χαρακτηριστικά αντοχής της.}

Λόγω της υψηλής αντοχής του προϊόντος, κατά την στροφή τιτανίου, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιείτε ένα εργαλείο εξαιρετικά σκληρού κράματος και άλλες ειδικές συνθήκες όταν εργάζεστε σε τόρνο CNC.

Τι πρέπει να λάβω υπόψη κατά την επεξεργασία;

Εάν είναι απαραίτητο να εργαστείτε με τιτάνιο, πρέπει να ληφθούν υπόψη οι ακόλουθες ιδιότητες:

• Το πρώτο κολλάει. Η κατεργασία τιτανίου με τη χρήση τόρνου δημιουργεί υψηλές θερμοκρασίες, με αποτέλεσμα το υλικό να λιώνει και να κολλάει στο εργαλείο κοπής.
• Κατά την επεξεργασία, εμφανίζεται επίσης λεπτή διασκορπισμένη σκόνη. Μπορεί να εκραγεί και επομένως είναι πολύ σημαντικό να ακολουθείτε αυστηρά όλους τους κανονισμούς ασφαλείας κατά τη λειτουργία.
• Για να πραγματοποιηθεί η διαδικασία κοπής υψηλής ποιότητας ενός τέτοιου μετάλλου βαρέως τύπου, απαιτείται ένα εργαλείο που μπορεί να παρέχει την κατάλληλη λειτουργία.
• Είναι επίσης απαραίτητο να επιλέξετε ένα ειδικό εργαλείο κοπής επειδή το τιτάνιο χαρακτηρίζεται από χαμηλή θερμική αγωγιμότητα.

Μετά την ολοκλήρωση της επεξεργασίας του τιτανίου, το έτοιμο μέρος συνήθως θερμαίνεται, μετά το οποίο αφήνεται να κρυώσει στον ανοιχτό αέρα. Έτσι, δημιουργείται μια προστατευτική μεμβράνη στην επιφάνεια του υλικού, η οποία περιγράφηκε παραπάνω.

Ταξινόμηση μεθόδων επεξεργασίας

Για την κοπή τέτοιων πρώτων υλών χρειάζεται ειδικό εργαλείο αλλά και τόρνος CNC. Η ίδια η διαδικασία χωρίζεται σε πολλές λειτουργίες, καθεμία από τις οποίες εκτελείται σύμφωνα με τη δική της τεχνολογία.

Όσον αφορά τις ίδιες τις πράξεις, μπορεί να είναι βασικές, ενδιάμεσες ή προκαταρκτικές.

Κατά την επεξεργασία τιτανίου σε μηχανήματα, πρέπει να θυμάστε ότι αυτή τη στιγμή εμφανίζεται δόνηση. Για να εν μέρειΓια να λύσετε αυτό το πρόβλημα, μπορείτε να στερεώσετε το τεμάχιο εργασίας με τρόπο πολλαπλών σταδίων και επίσης να το κάνετε όσο το δυνατόν πιο κοντά στον άξονα. Για να μειωθεί η επίδραση της θερμοκρασίας στη διαδικασία κατεργασίας, συνιστάται η χρήση μη επικαλυμμένων κοπτικών λεπτών κόκκων καρβιδίου και ειδικών ενθέτων PVD. Εδώ αξίζει να δοθεί προσοχή στο γεγονός ότι κατά την επεξεργασία του τιτανίου με κοπή, από το 85 έως το 90% όλης της ενέργειας θα μετατραπεί σε θερμότητα, η οποία θα απορροφηθεί από τα τσιπ, το υπό επεξεργασία τεμάχιο, τους κόφτες και το υγρό. που προορίζεται για ψύξη. Συνήθως η θερμοκρασία στον χώρο εργασίας φτάνει τους 1000-1100 βαθμούς Κελσίου.

Προσαρμογή παραμέτρων επεξεργασίας

Κατά την επεξεργασία ενός τέτοιου υλικού βαρέως τύπου, πρέπει να ληφθούν υπόψη τρεις κύριες παράμετροι:

• γωνία στερέωσης του εργαλείου εργασίας;
• ποσοστό τροφοδοσίας;
• ταχύτητα κοπής.

Εάν προσαρμόσετε αυτές τις παραμέτρους, μπορείτε να τις χρησιμοποιήσετε για να αλλάξετε τη θερμοκρασία επεξεργασίας. Κάτω από διαφορετικούς τρόπους επεξεργασίας, παρατηρούνται διαφορετικές παράμετροι αυτών των χαρακτηριστικών.

Για προεπεξεργασία με κοπή της ανώτερης στρώσης έως 10 mm, επιτρέπεται όριο 1 mm. Για να εργαστείτε σε αυτήν τη λειτουργία, συνήθως ορίζονται οι ακόλουθες παράμετροι. Πρώτον, η γωνία στερέωσης είναι από 3 έως 10 mm και δεύτερον, ο ρυθμός τροφοδοσίας είναι από 0,3 έως 0,8 mm και η ταχύτητα κοπής έχει ρυθμιστεί στα 25 m/min.

Μια ενδιάμεση έκδοση της επεξεργασίας τιτανίου περιλαμβάνει την αποκοπή του επάνω στρώματος από 0,5 έως 4 mm, καθώς και το σχηματισμό ενός ομοιόμορφου στρώματος 1 mm. Γωνία στερέωσης 0,5-4 mm, διάσταση τροφοδοσίας 0,2-0,5 mm, ταχύτητα τροφοδοσίας 40-80 m/min.

Η κύρια επιλογή επεξεργασίας είναι η αφαίρεση ενός στρώματος 0,2-0,5 mm, καθώς και η αφαίρεση των δικαιωμάτων. Η ταχύτητα εργασίας είναι 80-120 m/min, η γωνία στερέωσης είναι 0,25-0,5 mm και ο ρυθμός τροφοδοσίας είναι 0,1-0,4 mm.

Είναι επίσης πολύ σημαντικό να σημειωθεί εδώ ότι η κατεργασία τιτανίου σε τέτοιο εξοπλισμό πραγματοποιείται πάντα μόνο όταν παρέχεται ένα ειδικό γαλάκτωμα ψύξης. Η ουσία παρέχεται υπό πίεση στο εργαλείο εργασίας. Αυτό είναι απαραίτητο για τη δημιουργία ενός κανονικού τρόπου λειτουργίας θερμοκρασίας.

Εργαλείο επεξεργασίας

Οι απαιτήσεις για το εργαλείο επεξεργασίας υλικού είναι αρκετά υψηλές. Τις περισσότερες φορές, η επεξεργασία τιτανίου και κραμάτων πραγματοποιείται με τη χρήση κοπτικών που έχουν αφαιρούμενες κεφαλές και εγκαθίστανται σε μηχανές CNC. Κατά τη λειτουργία, το εργαλείο εργασίας υπόκειται σε λειαντική, συγκολλητική και διάχυτη φθορά. Ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στη διάχυτη φθορά, καθώς αυτή τη στιγμή λαμβάνει χώρα η διαδικασία διάλυσης τόσο του υλικού κοπής όσο και του ακατέργαστου τιτανίου. Αυτές οι διεργασίες είναι πιο ενεργές εάν η θερμοκρασία κυμαίνεται από 900 έως 1200 βαθμούς Κελσίου.

Απαιτήσεις εργαλείου

Ένα χαρακτηριστικό της επεξεργασίας τιτανίου είναι επίσης ότι είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα εργαλείο εργασίας ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας που επιλέγεται.

Για να εργαστείτε σε προκαταρκτική λειτουργία, τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα ένθετα είναι στρογγυλά ή τετράγωνα iC19. Αυτές οι πλάκες είναι κατασκευασμένες από ένα ειδικό κράμα, το οποίο φέρει την ένδειξη H13A και δεν έχει επίστρωση.

Για την επιτυχή επεξεργασία του τιτανίου με ενδιάμεσο τρόπο, είναι ήδη απαραίτητο να χρησιμοποιείτε μόνο στρογγυλά ένθετα από το ίδιο κράμα H13A ή από κράμα GC1155 με επίστρωση PDV.

Για την πιο υπεύθυνη, βασική μέθοδο επεξεργασίας, χρησιμοποιούνται στρογγυλά ακροφύσια με κοπτικές άκρες λείανσης, τα οποία είναι κατασκευασμένα από κράματα H13A, GC 1105, CD 10.

Είναι σημαντικό να προσθέσουμε ότι κατά την κατεργασία σε τόρνους CNC, επιτρέπεται η μικρότερη απόκλιση από το σχήμα του εξαρτήματος που καθορίζεται στους όρους αναφοράς. Τις περισσότερες φορές, τα στοιχεία που κατασκευάζονται από ένα τέτοιο κράμα δεν έχουν καθόλου αποκλίσεις από τον κανόνα.

Κύριο πρόβλημα επεξεργασίας

Το κύριο πρόβλημα που αντιμετωπίζεται κατά την επεξεργασία αυτής της πρώτης ύλης είναι το κόλλημα και το γδάρσιμο στο εργαλείο. Εξαιτίας αυτού, η θερμική επεξεργασία του τιτανίου είναι πολύ δύσκολη. Επιπλέον, πολλά προβλήματα προκαλούνται από το γεγονός ότι το μέταλλο έχει πολύ χαμηλή θερμική αγωγιμότητα. Λόγω του γεγονότος ότι άλλα μέταλλα αντιστέκονται στη θερμότητα πολύ πιο αδύναμα, όταν έρχονται σε επαφή με το τιτάνιο, σχηματίζουν συνήθως ένα κράμα. Αυτός είναι ο κύριος λόγος για τη γρήγορη φθορά του εργαλείου. Για να μειώσετε κάπως το γδάρσιμο και το κόλλημα, καθώς και για να εκτρέψετε μέρος της παραγόμενης θερμότητας, οι ειδικοί συνιστούν να κάνετε τα εξής:

• Πρώτον, πρέπει να χρησιμοποιήσετε ψυκτικό;
• δεύτερον, κατά το ακόνισμαθα πρέπει να χρησιμοποιούνται τεμάχια εργασίας, για παράδειγμα, εργαλεία από τα ίδια υλικά βαρέως τύπου·
• τρίτον, κατά την επεξεργασία των πρώτων υλών με κόφτες, η ταχύτητα μειώνεται σημαντικά για μείωση της θερμότητας.

Οξείδωση και νιτρίωση του τιτανίου

Αξίζει να ξεκινήσετε με τη νιτρίωση του τιτανίου, καθώς αυτός ο τύπος θεραπείας είναι πολύ πιο δύσκολος από την οξείδωση. Η τεχνολογική διαδικασία έχει ως εξής. Το προϊόν τιτανίου θερμαίνεται στους 850-950 βαθμούς Κελσίου, μετά το οποίο το εξάρτημα πρέπει να τοποθετηθεί σε περιβάλλον με καθαρό αέριο άζωτο για αρκετές ημέρες. Μετά από αυτό, σχηματίζεται ένα φιλμ νιτριδίου του τιτανίου στην επιφάνεια του στοιχείου, λόγω χημικών αντιδράσεων που θα πραγματοποιηθούν αυτές τις μέρες. Αν όλα πήγαν καλά, τότε στο τιτάνιο θα εμφανιστεί ένα χρυσό φιλμ, το οποίο θα διακρίνεται από αυξημένη αντοχή και αντοχή στην τριβή.

Όσον αφορά την οξείδωση του τιτανίου, η μέθοδος είναι πολύ διαδεδομένη και ανήκει, όπως και η προηγούμενη, στη θερμική επεξεργασία του τιτανίου. Η αρχή της διαδικασίας δεν διαφέρει από τη νιτρίωση, το μέρος πρέπει να θερμανθεί σε θερμοκρασία 850 βαθμών Κελσίου. Όμως η διαδικασία ψύξης δεν γίνεται σταδιακά και σε αέριο μέσο, αλλά απότομα και με τη χρήση υγρού. Έτσι, είναι δυνατό να ληφθεί ένα φιλμ στην επιφάνεια του τιτανίου, το οποίο θα είναι σταθερά συνδεδεμένο με αυτό. Η παρουσία αυτού του τύπου φιλμ στην επιφάνεια οδηγεί σε αύξηση της αντοχής και της αντοχής στην τριβή κατά 15-100 φορές.

Σύνδεση εξαρτημάτων

Σε ορισμένες περιπτώσεις, τα προϊόντα τιτανίου αποτελούν μέρος ενός μεγάλου προϊόντοςσχέδια. Αυτό υποδηλώνει ότι υπάρχει ανάγκη σύνδεσης διαφορετικών υλικών.

Για τη σύνδεση προϊόντων από αυτήν την πρώτη ύλη, χρησιμοποιούνται τέσσερις κύριες μέθοδοι. Η κύρια είναι η συγκόλληση, χρησιμοποιείται επίσης η συγκόλληση, μια μέθοδος μηχανικής σύνδεσης που περιλαμβάνει τη χρήση πριτσινιών και βιδωτή σύνδεση. Μέχρι σήμερα, η κύρια μέθοδος επεξεργασίας για τη σύνδεση προϊόντων σε μια κατασκευή είναι η συγκόλληση σε περιβάλλον αδρανούς αερίου ή ειδικές ροές χωρίς οξυγόνο.

Όσον αφορά τη συγκόλληση, αυτή η μέθοδος χρησιμοποιείται μόνο εάν η συγκόλληση είναι αδύνατη ή μη πρακτική. Αυτή η διαδικασία περιπλέκεται από ορισμένες χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν ως αποτέλεσμα της συγκόλλησης. Για να κάνετε μια μηχανική σύνδεση με μπουλόνια ή πριτσίνια, θα χρειαστεί επίσης να χρησιμοποιήσετε ένα ειδικό υλικό.