Titāna apstrāde: materiāla sākotnējās īpašības, apstrādes grūtības un veidi, darbības princips, tehnikas un speciālistu ieteikumi

2024 Autors: Howard Calhoun | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-02 13:59

Šodien ir metālu grupa, kurai ir nepieciešams radīt īpašus apstākļus pirms darba uzsākšanas ar tiem. Titāna apstrāde ietilpst šajā darbu kategorijā. Visas procesa grūtības un iezīmes ir saistītas ar to, ka šim materiālam ir raksturīga paaugstināta cietība.

Apraksts

Titānam raksturīgs tas, ka tas ir ļoti izturīgs, tam ir sudraba krāsa, kā arī tas ir ārkārtīgi izturīgs pret rūsēšanas procesu. Sakarā ar to, ka uz metāla virsmas veidojas TiO_{2 plēve, tai ir laba noturība pret visām ārējām ietekmēm. Tikai to vielu ietekme, kuru sastāvā ir sārms, var negatīvi ietekmēt titāna īpašības. Saskaroties ar šīm ķīmiskajām vielām, izejviela zaudē savas stiprības īpašības.}

Izstrādājuma augstās izturības dēļ, griežot titānu, ir nepieciešams izmantot īpaši cieta sakausējuma instrumentu un citus īpašus apstākļus, strādājot ar CNC virpu.

Kas jāņem vērā, apstrādājot?

Ja nepieciešams strādāt ar titānu, jāņem vērā šādas īpašības:

• Pirmais ir pielīp. Titāna apstrāde, izmantojot virpu, rada augstu temperatūru, izraisot materiāla kušanu un pielipšanu griezējinstrumentam.
• Apstrādes laikā rodas arī smalki izkliedēti putekļi. Tas var detonēt, un tāpēc ir ļoti svarīgi darbības laikā stingri ievērot visus drošības noteikumus.
• Lai kvalitatīvi veiktu šāda lieljaudas metāla griešanas procesu, ir nepieciešams instruments, kas spēj nodrošināt atbilstošu režīmu.
• Ir arī nepieciešams izvēlēties īpašu instrumentu griešanai, jo titānam raksturīga zema siltumvadītspēja.

Pēc titāna apstrādes pabeigšanas gatavo daļu parasti uzkarsē, pēc tam ļaujot tai atdzist brīvā dabā. Tādējādi uz materiāla virsmas tiek izveidota aizsargplēve, kas tika aprakstīta iepriekš.

Apstrādes metožu klasifikācija

Lai grieztu šādus izejmateriālus, nepieciešams speciāls instruments, kā arī CNC virpa. Pats process ir sadalīts vairākās operācijās, no kurām katra tiek veikta pēc savas tehnoloģijas.

Kas attiecas uz pašām darbībām, tās var būt pamata, vidējas vai sākotnējās.

Apstrādājot titānu mašīnās, jums jāatceras, ka šajā laikā rodas vibrācija. Lai daļējiLai atrisinātu šo problēmu, jūs varat nostiprināt sagatavi vairākos posmos, kā arī darīt to pēc iespējas tuvāk vārpstai. Lai samazinātu temperatūras ietekmi uz apstrādes procesu, ieteicams izmantot nepārklātas smalkgraudainas karbīda frēzes un speciālus PVD ieliktņus. Šeit vērts pievērst uzmanību tam, ka titāna apstrādē griežot no 85 līdz 90% no visas enerģijas pārvēršas siltumā, ko absorbēs skaidas, apstrādājamā detaļa, griezēji un šķidrums. kas paredzēts dzesēšanai. Parasti temperatūra darba zonā sasniedz 1000-1100 grādus pēc Celsija.

Pielāgojiet apstrādes parametrus

Apstrādājot tik izturīgu materiālu, jāņem vērā trīs galvenie parametri:

• darba instrumenta fiksācijas leņķis;
• padeves ātrums;
• griešanas ātrums.

Ja pielāgojat šos parametrus, varat tos izmantot, lai mainītu apstrādes temperatūru. Dažādos apstrādes režīmos tiek novēroti dažādi šo raksturlielumu parametri.

Pirmajai apstrādei ar augšējā slāņa griezumu līdz 10 mm, pieļaujama 1 mm pielaide. Lai strādātu šajā režīmā, parasti tiek iestatīti šādi parametri. Pirmkārt, fiksācijas leņķis ir no 3 līdz 10 mm, otrkārt, padeves ātrums ir no 0,3 līdz 0,8 mm, un griešanas ātrums ir iestatīts uz 25 m/min.

Titāna apstrādes starpposma versija ietver augšējā slāņa nogriešanu no 0,5 līdz 4 mm, kā arī vienmērīga slāņa veidošanu ar 1 mm pielaidi. Fiksācijas leņķis 0,5-4 mm, padeves izmērs 0,2-0,5 mm, padeves ātrums 40–80 m/min.

Galvenā apstrādes iespēja ir 0,2-0,5 mm slāņa noņemšana, kā arī pielaides noņemšana. Darba ātrums ir 80-120 m/min, fiksācijas leņķis ir 0,25-0,5 mm un padeves ātrums ir 0,1-0,4 mm.

Šeit ir arī ļoti svarīgi atzīmēt, ka titāna apstrāde šādās iekārtās vienmēr tiek veikta tikai tad, ja tiek piegādāta īpaša dzesēšanas emulsija. Viela tiek piegādāta darba instrumentam zem spiediena. Tas ir nepieciešams, lai izveidotu normālu temperatūras darbības režīmu.

Apstrādes rīks

Prasības materiālu apstrādes instrumentam ir diezgan augstas. Visbiežāk titāna un sakausējumu apstrāde tiek veikta, izmantojot griezējus, kuriem ir noņemamas galviņas, un tie tiek uzstādīti uz CNC iekārtām. Darbības laikā darba instruments tiek pakļauts abrazīvam, adhezīvam un difūzam nodilumam. Īpaša uzmanība jāpievērš difūzajam nodilumam, jo šajā laikā notiek gan griešanas materiāla, gan titāna sagataves šķīšanas process. Šie procesi ir visaktīvākie, ja temperatūra ir diapazonā no 900 līdz 1200 grādiem pēc Celsija.

Rīku prasības

Titāna apstrādes iezīme ir arī tāda, ka ir nepieciešams izvēlēties darba rīku atkarībā no izvēlētā darbības režīma.

Lai strādātu sākotnējā režīmā, visbiežāk izmantotie ieliktņi ir apaļi vai kvadrātveida iC19. Šīs plāksnes ir izgatavotas no īpaša sakausējuma, kas marķēts ar H13A un kam nav pārklājuma.

Lai veiksmīgi apstrādātu titānu starpposmā, jau tagad ir nepieciešams izmantot tikai apaļus ieliktņus no tā paša sakausējuma H13A vai no sakausējuma GC1155 ar PDV pārklājumu.

Atbildīgākajai, pamata apstrādes metodei tiek izmantoti apaļie uzgaļi ar slīpēšanas griezējmalām, kas izgatavoti no sakausējumiem H13A, GC 1105, CD 10.

Svarīgi piebilst, ka, veicot apstrādi uz CNC virpām, ir pieļaujama mazākā novirze no detaļas formas, kas bija norādīta darba uzdevumā. Visbiežāk elementiem, kas izgatavoti no šāda sakausējuma, vispār nav novirzes no normas.

Galvenā apstrādes problēma

Galvenā problēma, kas radusies, apstrādājot šo izejmateriālu, ir instrumenta pielipšana un beršana. Šī iemesla dēļ titāna termiskā apstrāde ir ļoti sarežģīta. Turklāt daudz problēmu rada tas, ka metālam ir ļoti zema siltumvadītspēja. Sakarā ar to, ka citi metāli daudz vājāk iztur siltumu, saskaroties ar titānu, tie visbiežāk veido sakausējumu. Tas ir galvenais instrumenta ātra nodiluma iemesls. Lai nedaudz samazinātu beršanos un pielipšanu, kā arī novirzītu daļu no radītā siltuma, eksperti iesaka rīkoties šādi:

• Pirmkārt, jāizmanto dzesēšanas šķidrums;
• otrkārt, asinotjāizmanto sagataves, piemēram, instrumenti no tiem pašiem lieljaudas materiāliem;
• treškārt, apstrādājot izejvielas ar frēzēm, ievērojami samazinās ātrums, lai samazinātu siltumu.

Titāna oksidēšana un nitrēšana

Ir vērts sākt ar titāna nitridēšanu, jo šāda veida apstrāde ir daudz grūtāka nekā oksidēšana. Tehnoloģiskais process ir šāds. Titāna izstrādājums tiek uzkarsēts līdz 850-950 grādiem pēc Celsija, pēc tam daļa vairākas dienas jānovieto vidē ar tīru slāpekļa gāzi. Pēc tam uz elementa virsmas veidojas titāna nitrīda plēve ķīmisko reakciju rezultātā, kas notiks šajās dienās. Ja viss noritēja labi, tad uz titāna parādīsies zeltainas krāsas plēve, kas izceļas ar paaugstinātu izturību un nodilumizturību.

Titāna oksidēšanas metode ir ļoti izplatīta un, tāpat kā iepriekšējā, pieder pie titāna termiskās apstrādes. Procesa sākums neatšķiras no nitrēšanas, daļa jāuzsilda līdz 850 grādu temperatūrai pēc Celsija. Bet dzesēšanas process nenotiek pakāpeniski un gāzveida vidē, bet gan pēkšņi un izmantojot šķidrumu. Tādējādi uz titāna virsmas ir iespējams iegūt plēvi, kas ar to būs cieši saistīta. Šāda veida plēves klātbūtne uz virsmas palielina izturību un nodilumizturību 15-100 reizes.

Savienojošās daļas

Dažos gadījumos titāna izstrādājumi ir daļa no lieladizaini. Tas liek domāt, ka ir nepieciešams savienot dažādus materiālus.

Lai savienotu produktus no šī izejmateriāla, tiek izmantotas četras galvenās metodes. Galvenā ir metināšana, tiek izmantota arī cietlodēšana, mehāniskā savienojuma metode, kas ietver kniedes un skrūvju savienojumu. Līdz šim galvenā apstrādes metode produktu savienošanai vienā konstrukcijā ir metināšana inertās gāzes vidē vai īpašās bezskābekļa plūsmās..

Attiecībā uz lodēšanu šo metodi izmanto tikai tad, ja metināšana nav iespējama vai nepraktiska. Šo procesu sarežģī dažas ķīmiskas reakcijas, kas rodas lodēšanas rezultātā. Lai izveidotu mehānisku savienojumu ar skrūvēm vai kniedēm, jums būs jāizmanto arī īpašs materiāls.