Rezanie a sústruženie titánu. Spracovanie titánu: počiatočné vlastnosti materiálu, ťažkosti a druhy spracovania, princíp činnosti, techniky a odporúčania odborníkov Mechanické spracovanie titánu

Medzi nešpecialistami existuje názor, že titán má jasnú podobnosť s nehrdzavejúcou oceľou. To znamená, že sa dá opracovať. Takýto kov je zároveň stále pevnejší ako oceľ, takže práca s ním je asi päťkrát náročnejšia. Kovoobrábanie by však nemalo spôsobovať žiadne zvláštne problémy.

Ťažkosti pri spracovaní titánových produktov

V skutočnosti je všetko o niečo komplikovanejšie, ako sa na prvý pohľad zdá. Tento kov má zníženú tepelnú vodivosť a môže sa odierať a lepiť. Okrem toho problém spočíva v tom, že titán je nezvyčajne pevný a pri tepelnej práci sa dá prispájkovať k reznému nástroju (koniec koncov, fréza je tiež z kovu a je takmer vždy mäkšia ako obrobok). V dôsledku toho sa nástroj obzvlášť rýchlo opotrebuje a vyžaduje neustálu výmenu.

Keď hovoríme o spracovaní kovov, profesionáli majú na mysli niekoľko odlišné typy práca s titánovými časťami. Majú svoje vlastné tajomstvá, ktoré im umožňujú neutralizovať negatívne vlastnosti tohto kovu alebo ich znížiť na minimum. Napríklad špeciálne chladiace zmesi pomôžu znížiť odieranie alebo lepenie kovu, ako aj znížiť množstvo tepla vznikajúceho pri rezaní titánu.

Titánové plechy sa strihajú pomocou gilotínových nožníc. Valcovaný profilový kov veľkého priemeru sa zvyčajne reže špeciálnymi pílami mechanický typ. Tento nástroj sa vyznačuje tým, že jeho zub čepele je pomerne veľký. Ak má tyč menší priemer, môžete použiť sústruh. Mimochodom, sústruženie tohto kovu sa vykonáva pomocou fréz vyrobených z obzvlášť silných zliatin. Ale aj za týchto okolností sa musí rýchlosť práce znížiť a je zvyčajne nižšia ako rýchlosť, ktorá sa pozoruje pri spracovaní nehrdzavejúcej ocele.

Frézovanie titánových častí tiež spôsobuje ťažkosti: kov sa začína lepiť na frézovacie zuby. Aby sa tomu zabránilo, je potrebné použiť frézu vyrobenú zo zliatin s vysokou tvrdosťou. Ako chladivo sa používajú kvapaliny s vysokou viskozitou.

Osobitná pozornosť by sa mala venovať vŕtaniu titánových prvkov. V drážkach sa môžu hromadiť triesky, čo spôsobí deformáciu vrtáka. Titán je možné vŕtať pomocou oceľových vysokorýchlostných nástrojov.

Titán môže byť tiež použitý ako materiál pre komponenty akýchkoľvek štruktúr. Časti vyrobené z tohto kovu je potrebné spájať a tu sa používa niekoľko spôsobov. Stojí za to zvážiť túto otázku podrobnejšie.

Vlastnosti zváracích prác na titáne

Zváranie je najbežnejšie používaný spôsob spájania titánových dielov. Najprv každý pokus o zváranie titánu skončil neúspechom. Boli na to uvedené rôzne dôvody. Verilo sa, že dochádza k zmenám v mikroštruktúre kovu, že titán reaguje s dusíkom, kyslíkom a vodíkom obsiahnutým vo vzduchu. Okrem iných faktorov bolo spomenuté zvýšenie veľkosti zrna pri zahrievaní kovu. V každom prípade sa švy ukázali ako mimoriadne krehké. Všetky tieto problémy sa však rýchlo vyriešili pomocou nových technológií. Preto v súčasnosti zváranie titánových prvkov nespôsobuje žiadne zvláštne ťažkosti a považuje sa za bežné.

Zároveň pri vykonávaní určité nuansy zváračské práce sa stále dodržiavajú. Najčastejšie sa to prejavuje v tom, že zvarový šev musí byť neustále chránený pred nečistotami, ktoré ho kontaminujú. Aby sa tomu zabránilo, zvárači používajú tavivá, ktoré pracujú bez kyslíka, ako aj čistý inertný plyn. Na ochranu sa používajú aj špeciálne tesnenia a priezory - umožňujú zakryť chladiace švy a zabrániť kontaminácii.

Takéto kovoobrábacie služby vyžadujú zvýšenú rýchlosť zvárania. To umožňuje znížiť nárast veľkosti zrna a oddialiť akúkoľvek deformáciu mikroštruktúry materiálu. Zváranie sa vykonáva za štandardných podmienok. Na ochranu horúceho kovu pred reakciou so vzduchom sa používajú osobitné opatrenia.

Zváranie sa môže vykonávať aj v úplne kontrolovanej atmosfére. Je potrebné ho dodržať, keď je potrebné vyhnúť sa čo i len možnosti kontaminácie švu. Takéto požiadavky sú kladené na najkritickejšie zváracie práce so zárukou 100% čistoty.

Ak potrebujete pripojiť malé časti, práca sa vykonáva v špeciálnej komore, ktorá je úplne naplnená inertným plynom. Aby zvárač videl celý rozsah práce, je kamera vybavená špeciálnym okienkom.

Ak je potrebné spojiť veľké konštrukčné prvky, práca sa vykonáva v hermeticky uzavretej miestnosti. Akékoľvek zváranie musia vykonávať vyškolení ľudia a v tejto situácii môžu pracovať iba profesionálnejšie zvárači s pôsobivými skúsenosťami. Pre nich sú v miestnosti k dispozícii systémy na podporu života.

Iné spôsoby spájania titánových dielov

Niekedy sa zváranie titánu nezdá praktické. V tomto prípade sa často používa spájkovanie. Tento typ spracovania titánového materiálu je pomerne zložitý. Dôvodom je, že pri vystavení teplote vedie oxidový film na povrchu dielu k veľmi slabému spojeniu bez ohľadu na to, na aký kov je titán spájkovaný. Preto zo všetkých kovov, ktoré ideálne interagujú s titánom počas spájkovania, sú vhodné iba hliník a striebro vysokej čistoty.

Ďalším spôsobom, ako spojiť titánové výrobky medzi sebou alebo s časťami vyrobenými z iných kovov, je nitovanie. Táto metóda, rovnako ako použitie skrutiek, je mechanická. Ak je nainštalovaný titánový nit, práca je výrazne dlhšia. Pri použití skrutiek je potrebné ich potiahnuť teflónom alebo striebrom, inak sa nedá vyhnúť priľnavosti titánu a samotný spoj bude dosť krehký.

Spôsoby, ako neutralizovať nevýhody titánu

Nevýhodou tohto unikátneho kovu je odieranie a lepenie, ku ktorému dochádza pri trení. V dôsledku toho dochádza k zrýchlenému opotrebovaniu titánovej zliatiny. Ak sa použije frézovanie kovov, túto okolnosť nemožno ignorovať. Titán kĺže po kovovom povrchu a reaguje a začína sa lepiť a postupne absorbuje celú časť.

Vrchná vrstva titánu však môže byť odolnejšia, odolnejšia voči oderu a lepeniu. Na tento účel sa používa aj nitridácia. Metóda spočíva v udržiavaní dielu v plynnom dusíku. Produkt sa musí zahriať na priemernú teplotu 900 stupňov a doba zdržania je viac ako jeden deň. V dôsledku nitridácie je povrch prvku pokrytý nitridovým filmom, ktorý dodáva titánu špeciálnu tvrdosť. V dôsledku toho sa zvyšuje odolnosť titánovej časti proti opotrebovaniu.

Ďalšou metódou na zlepšenie vlastností kovu je jeho oxidácia. Pomáha eliminovať odieranie. Titánová časť sa musí zahriať, aby sa na jej povrchu vytvoril oxidový film. Pevne pokrýva hornú vrstvu kovu a zabraňuje vniknutiu vzduchu.

Oxidácia môže byť nízka alebo vysoká teplota. V druhom prípade sa výrobok niekoľko hodín udržiava v zahriatom stave a potom sa spustí studená voda. To pomáha eliminovať vodný kameň. Takto zoxidovaná časť sa stáva o niekoľko rádov odolnejšou voči opotrebovaniu.

Frézovanie titánových dielov

Titán sa používa v rôznych priemyselných oblastiach vrátane konštrukcie lietadiel a astronautiky. V týchto odvetviach sa najčastejšie používajú diely vyrobené z titánu.

Je potrebné vziať do úvahy, že frézovanie kovov je zložité. Preto je pre takúto prácu potrebné používať ostré frézy pri vysokej rýchlosti. Tiež by ste mali minimalizovať kontakt dielu s frézou. Frézovanie začína pozdĺž oblúka a na konci práce musí byť skosenie odstránené pod určitým uhlom.

Kvalifikácia operátora frézy hrá vážnu úlohu nielen pri vykonávaní samotnej práce, ale aj pri určovaní ich nákladov. Veľa bude závisieť aj od toho, ako zložito bude vyzerať geometria prvku vytvoreného z titánu.

Sústruženie titánu, obrábanie titánu, režimy obrábania titánu, režimy sústruženia titánu, výber nástroja na sústruženie titánu, stratégie obrábania titánu. výkon spracovania titánu. | Projektová spoločnosť Výšky ">

Na zníženie tvorby kráterov a zárezov je potrebné zvoliť nástroj s menším rezným uhlom alebo okrúhle platne.

Pre výkon spracovanie titánovej zliatiny majú veľký vplyv: nábehový uhol, posuv a hrúbka triesky.

V dôsledku nízkych otáčok pri obrábaní titánu sa pozoruje veľké trenie nástroja, čo spôsobuje veľké vytváranie tepla. Takže pri výbere malých polomerov v hornej časti reznej dosky tento polomer jednoducho „vyhorí“, preto volíme väčšie polomery. Teplotu v zóne rezu je možné regulovať rýchlosťou, hrúbkou triesky a hĺbkou rezu.

Použitie chladiacej kvapaliny je povinné a najlepšie pod vysoký tlak. Je potrebné presne nasmerovať prívod chladiacej kvapaliny do reznej zóny. Použitím chladiacej kvapaliny pod tlakom (80 barov) môžete zvýšiť reznú rýchlosť o 20 %, životnosť nástroja o 50 % a tiež zlepšiť lámanie triesok.

Pri obrábaní titánových zliatin nepoužívajte nástroje na báze keramiky.

Výber nástrojov pre vonkajšie sústruženie

Predbežné spracovanie:

— Štvorcové taniere s veľký polomer vrcholov, je možné priradiť väčšiu hĺbku rezu.

— Okrúhle taniere veľkých rozmerov.

— Na ťažké obrábanie používajte ubíjačky triesok, ubíjačky, ktoré znižujú reznú silu, ubíjačky so zlepšeným ovládaním triesok.

— Používajte nepovlakované karbidové triedy.

Priebežné spracovanie:

— Okrúhle doštičky (možno priradiť vysoké rezné rýchlosti, vysoký posuv, menšie opotrebovanie, malá hĺbka rezu.)

— Na zabezpečenie kombinácie pevnosti a odolnosti proti opotrebeniu používajte zliatiny bez povlaku alebo voliteľne povlak PVD.

— Znížte posuv so zvyšujúcou sa hĺbkou.

— Vyberte polomer plechu menší ako polomer zaoblenia dielu, aby ste nemuseli podceňovať polomer.

— Na zakrivených úsekoch znížte posuv o 50 %.

— Trochoidálne sústruženie je prvou voľbou.

— Ak nie je možné trochoidné otáčanie, použite ponorenie.

Finálne spracovanie:

— Vyberte si doštičky s brúsenými reznými hranami, ktoré zvyšujú odolnosť a znižujú rezné sily.

— Uprednostňuje sa ostrá geometria, ale pri výbere geometrie a tvaru doštičky zvážte aj stabilitu.

— Pre tenkostenné diely zvoľte hlavný uhol nábehu Kr=45 stupňov a polomer vrcholu maximálne 3x, ostrú geometriu s malým polomerom zaoblenia reznej hrany. Použite relatívne nízky posuv 0,15 mm/ot.

— Pre tuhé diely zvoľte veľký polomer rohu a veľký polomer zaoblenia reznej hrany.

— Vyberte si z tried bez povlaku alebo s PVD povlakom s ostrou hranou pre zníženie rezných síl a vyšších rezných rýchlostí, alebo z polykryštalických diamantov (PCD) pre dlhú životnosť a rezné rýchlosti. V porovnaní s nepotiahnutým karbidom môže PCD zvýšiť rýchlosť 2-krát

2. Na zníženie podrezania reznej hrany tiež použite postupné hladké prenikanie v podstate je profil zavalcovaný, s výnimkou spracovania skosenia. Takže na reznej hrane jedna sekcia preberá zaťaženie pri penetrácii a druhá záťaž stabilného rezu. Skosenie je možné vykonať pomocou samostatného nástroja s nástrojom pohybujúcim sa pod uhlom 90 stupňov.

3. Uhlové ponory alebo rôzne hĺbky rezu pri viacprechodovom obrábaní tiež pomáhajú minimalizovať podrezanie. Neodporúča sa voliť hĺbku rezu menšiu ako 0,25 mm, inak dôjde k odštiepeniu reznej hrany.

4. Zvoľte hĺbku rezu 15 % priemeru doštičky alebo 15 % neokrúhleho polomeru doštičky. Maximálna hĺbka rezu by nemala presiahnuť 25 % priemeru reznej doštičky, aby sa zabránilo nadmernému kontaktu a vibráciám. Spracovanie s veľkou hĺbkou rezu sa odporúča vykonávať po odstránení kôry, t.j. rezanie s veľkou hĺbkou by malo byť bez kôry.

Titánové režimy otáčania

Spracovanie titánu sa vyznačuje nízkymi reznými rýchlosťami pri vysokých rýchlostiach posuvu a hĺbke rezu a intenzívnym chladením.

Predbežné spracovanie(silné hrubovanie, lúpanie atď.): ap=3-10 mm, fn=0,3-0,8 mm, Vc=25 m/min.

Medzispracovanie(hrubovanie, polodokončovanie bez kôry, opracovanie profilov atď.): ap=0,5-4 mm, fn=0,2-0,5 mm, Vc=40-80 m/min.

Finálne spracovanie(polodokončovanie, dokončovanie, dokončovanie atď.): ap=0,25-0,5 mm, fn=0,1-0,4 mm, Vc=80-120 m/min.

Výber nástroja na vnútorné vŕtanie

Predbežné spracovanie:
— Hlavný pôdorysný uhol je 90 stupňov, ale nie menej ako 75 stupňov. Tým sa zníži lisovanie tŕňa a vibrácie.
— Použite nepotiahnutý karbid.
— Použite čo najväčší priemer tŕňa a minimálny presah.

Priebežné spracovanie:
— Hlavný pôdorysný uhol je 93 stupňov, vrcholový uhol je 55 stupňov.
— Lamač triesok poskytuje nízke rezné sily.

Finálne spracovanie:
- Doštičky s pozitívnou vôľou a ostrá geometria pre menšie rezné sily a menšie vyťahovanie nástroja.
— Základná doska, vrcholový uhol 55 stupňov, nábehový uhol 93 stupňov
— Tvrdá zliatina bez povlaku.
— Maximálny možný priemer tŕňa, minimálny previs
— V prípade potreby antivibračný nástroj.

Titán je jedným z najzaujímavejších a najťažšie spracovateľných kovov. Jeho jedinečné vlastnosti sú široko používané v rôznych priemyselných odvetviach. Mechanické spracovanie titánu je v porovnaní s bežnou oceľou viac ako päťkrát náročnejšie, preto sa na výrobu výrobkov z neho používajú špeciálne techniky a zariadenia.

Hlavné problémy pri spracovaní titánu a prostriedky na ich riešenie

Hlavným problémom, s ktorým sa stretávame pri obrábaní titánu, je jeho tendencia odierať sa a lepiť sa na nástroj. Jedným z komplikujúcich faktorov je tiež nízka tepelná vodivosť. Väčšina kovov odoláva taveniu v oveľa menšej miere, takže pri kontakte s titánom sa v ňom rozpúšťajú a vytvárajú zliatiny. To vedie k rýchlemu opotrebovaniu použitého nástroja.

Na zníženie odierania a lepenia, ako aj na odstránenie vznikajúceho tepla sa používajú tieto metódy:

• Pri rezaní, ako aj pri inom spracovaní titánu sa používajú chladivá;
• ostrenie výrobkov sa vykonáva pomocou nástrojov vyrobených zo zliatin tvrdých kovov;
• spracovanie kovov s frézami sa vykonáva pri oveľa nižších rýchlostiach, aby sa zabránilo nadmernému zahrievaniu.

Účinky lepenia a odierania titánu sú spôsobené jeho vysokým koeficientom trenia, čo sa považuje za vážnu nevýhodu tohto kovu. Väčšina výrobkov vyrobených z titánu sa rýchlo opotrebuje, takže čisté zloženie tohto kovu sa zriedka používa na výrobu výrobkov, ktoré sa používajú v podmienkach trenia a kĺzania. Počas trenia sa titán prilepí na treciu plochu, čo spôsobuje väzbový efekt a znižuje rýchlosť pohybu komunikujúcich častí. Metódy, ktoré eliminujú tento negatívny efekt, sú nitridácia a oxidácia titánu.

Nitridácia titánu je technologický proces, ktorý zahŕňa zahriatie produktu z titánovej zliatiny na teplotu 850 0 C - 950 0 C a niekoľko dní jeho udržanie v prostredí čistého plynného dusíka. V dôsledku chemických reakcií, ktoré sa vyskytujú na povrchoch produktu, sa vytvára film nitridu titánu, ktorý má zlatistý odtieň a má väčšiu tvrdosť, ako aj väčšiu odolnosť proti oderu. Výrobky, ktoré prešli týmto spracovaním, majú zvýšenú odolnosť proti opotrebeniu a nie sú vo svojich charakteristikách horšie ako výrobky vyrobené z povrchovo kalených špeciálnych ocelí.

Oxidácia titánu je bežnou metódou, ktorá zahŕňa zahriatie titánového produktu na 850 0 C a jeho prudké ochladenie vo vodnom prostredí, čo spôsobí vytvorenie hustého filmu na povrchu obrobku, ktorý sa dobre viaže na hlavnú vrstvu materiálu. . Zároveň sa zvyšuje odolnosť proti oderu a celková pevnosť produktu 15-100 krát.

Niektoré funkcie rezania a vŕtania titánu

Rezanie polotovarov je veľmi zložitý technologický proces sprevádzaný použitím špeciálnych nástrojov a zariadení. Plechy sú rezané gilotínovými nožnicami a predvalky z dlhých výrobkov sú rezané mechanickou pílou. Tyče s malým priemerom sú rezané pomocou sústruhov.

Frézovanie titánu zostáva najťažším spôsobom jeho spracovania. Lepí sa na zuby nástroja (frézy), čo značne sťažuje prácu s obrobkom. Preto sa pre túto metódu používajú nástroje vyrobené zo zliatin tvrdých kovov a proces spracovania je sprevádzaný použitím chladiacich mazív a kvapalín, ktoré majú vysokú viskozitu.

Pri vykonávaní vŕtacích operácií je dôležité, aby sa triesky generované v dôsledku vŕtania nehromadili v drenážnych kanáloch, inak to môže viesť k predčasnému opotrebovaniu a zlomeniu nástroja. Pri vŕtaní sa používajú frézy vyrobené z rýchloreznej ocele.

Vlastnosti spájania titánových výrobkov a ich prvkov

Ak titánový výrobok pôsobí ako konštrukčný prvok, potom spájanie častí vyrobených zo zliatin titánu umožňuje použitie nasledujúcich metód:

• zváranie;
• spájkovanie
• mechanické spojenie pomocou nitov
• spojenie pomocou skrutkového upevnenia.

Hlavným spôsobom pripojenia je zváranie, čo je konvenčná priemyselná technológia. Na zabezpečenie pevnosti zvar Prvky sú spojené v prostredí inertného plynu alebo špeciálnych bezkyslíkových tokov. Aj na tento účel je šev chránený pomocou rôznych ochranných prvkov. Interakcia roztaveného titánu s napr chemické prvky pretože vodík, kyslík a dusík obsiahnutý v zmesi vzduchu pri zahriatí vedie k rastu kovového zrna, zmene jeho mikroštruktúry a krehkosti zvaru. Zváracie práce sa vykonávajú vysokou rýchlosťou.

Existuje aj metóda zvárania v kontrolovanom prostredí, ktorá sa používa na vykonávanie prác vyžadujúcich veľkú zodpovednosť. Ak je potrebné pripojiť malé prvky, umiestnia sa do špeciálnych komôr naplnených inertným plynom. V prípade spájania väčších prvkov sa zváracie práce vykonávajú v špeciálnych hermeticky uzavretých miestnostiach. Zváranie titánu je zodpovedná práca, ktorá je zverená výlučne vyškoleným odborníkom, ktorí majú potrebné praktické skúsenosti a zručnosti.

Titánové spájkovanie sa používa v prípadoch, keď je zváranie nemožné alebo nepraktické. Komplikujú ho aj chemické reakcie. Titán v roztavenom stave vykazuje vysokú chemickú aktivitu a je pevne viazaný na oxidový film vytvorený na povrchoch obrobku. Väčšina bežných kovov je nevhodná ako spájka na spájanie titánových prvkov, na tieto účely sa používa iba čistý hliník a striebro.

Mechanické spojenie titánových prvkov pomocou nitov a skrutiek sa tiež vykonáva pomocou špeciálnych materiálov. Vo väčšine prípadov sú nity vyrobené z hliníka a použité skrutky sú potiahnuté striebrom alebo syntetickým teflónom. Je to spôsobené tým, že pri skrutkovaní vykazuje titán svoju lepiacu vlastnosť a v dôsledku toho sa spojenia prvkov stávajú nespoľahlivými a neposkytujú silnú fixáciu.

Relevantnosť

Na výrobu konštrukcií a dielov zo zliatin titánu sa používajú všetky druhy mechanického spracovania: brúsenie, sústruženie, vŕtanie, frézovanie, leštenie.
Jednou z dôležitých vlastností pri obrábaní dielov z titánu a zliatin je, že je potrebné zabezpečiť životnosť, najmä únavové vlastnosti, ktoré do značnej miery závisia od vlastností povrchovej vrstvy, ktorá vzniká pri opracovaní za studena. Kvôli nízkej tepelnej vodivosti a iným špecifickým vlastnostiam titánu sa ako konečná fáza vykonáva brúsenie spracovanieťažké. Pri brúsení môžu veľmi ľahko vznikať defektné štruktúry a v povrchovej vrstve môžu vznikať zvyškové napätia a ťahy, ktoré výrazne ovplyvňujú zníženie únavovej pevnosti výrobkov. Preto sa brúsenie titánových častí nevyhnutne vykonáva pri znížených rýchlostiach a v prípade potreby môže byť nahradené čepeľovým alebo abrazívnym spracovaním pomocou nízkorýchlostných metód. V prípade brúsenia sa musí vykonávať prísne regulovanými režimami s následným monitorovaním povrchu dielov na prítomnosť popálenín a musí byť sprevádzané zlepšením kvality dielu v dôsledku spevnenia povrchovou plastickou deformáciou (SPD). .

Ťažkosti

Vďaka vysokým pevnostným vlastnostiam titán náročné na spracovanie rezanie. Má vysoký pomer medze klzu k pevnosti v ťahu približne 0,85–0,95. Napríklad pre oceľ toto číslo nepresahuje 0,75. Výsledkom je, že obrábanie titánových zliatin vyžaduje veľké úsilie, čo v dôsledku nízkej tepelnej vodivosti spôsobuje výrazné zvýšenie teploty v povrchových vrstvách rezu a sťažuje chladenie reznej zóny. Vďaka silnej priľnavosti sa titán hromadí na reznej hrane, čo výrazne zvyšuje treciu silu. Okrem toho zváranie a adhézia titánu v miestach dotyku povrchov vedie k zmenám v geometrii nástroja. Takéto zmeny, ktoré menia optimálnu konfiguráciu, majú za následok ďalšie zvýšenie síl pri obrábaní, čo následne vedie k ešte väčšiemu zvýšeniu teploty v mieste kontaktu a zrýchlenému opotrebovaniu. Zvýšenie teploty v pracovnej oblasti je najviac ovplyvnené reznou rýchlosťou v menšej miere, závisí od sily posuvu nástroja. Najmenší vplyv na zvýšenie teploty má hĺbka rezu.

Pod vplyvom vysoké teploty pri rezaní dochádza k oxidácii titán hobliny a spracované podrobnosti. To následne spôsobuje problémy pre štiepky spojené s ich likvidáciou a pretavením. Podobný proces pre obrobok môže následne viesť k zhoršeniu jeho výkonnostných charakteristík.

Porovnávacia analýza

Studený proces spracovanie titánovej zliatiny Z hľadiska náročnosti práce je to 3–4 krát ťažšie ako spracovanie uhlíkových ocelí a 5–7 krát ťažšie ako spracovanie hliníka. Podľa MMPP Salyut, zliatiny titánu VT5 a VT5−1 v porovnaní s uhlíková oceľ(s 0,45 % C), majú relatívny koeficient obrobiteľnosti 0,35-0,48 a pre zliatiny VT6, VT20 a VT22 je toto číslo ešte nižšie a predstavuje 0,22-0,26. Pri obrábaní sa odporúča používať nízku reznú rýchlosť s malým posuvom s použitím veľkého množstva chladiacej kvapaliny na chladenie. Pri spracovaní titánových výrobkov sa používajú rezné nástroje vyrobené z najodolnejšej rýchloreznej ocele, pričom sa dáva prednosť tvrdé odrody zliatin Ale aj keď sú splnené všetky predpísané podmienky pre rezanie, musia sa otáčky znížiť aspoň 3-4 krát oproti opracovaniu ocele, čo by malo zabezpečiť prijateľnú životnosť nástroja, to je dôležité najmä pri práci na CNC strojoch.

Optimalizácia

Teplotu v zóne rezu a reznú silu je možné výrazne znížiť zvýšením obsahu vodíka v zliatine, vákuovým žíhaním a vhodným opracovaním. Legovanie zliatin titánu vodíkom má v konečnom dôsledku za následok výrazné zníženie teploty v zóne rezu, umožňuje znížiť reznú silu a až 10-násobne zvyšuje životnosť tvrdokovových nástrojov v závislosti od povahy zliatiny a rezu. režim. Táto metóda umožňuje zvýšiť rýchlosť spracovania 2-krát bez straty kvality, ako aj zvýšiť silu a hĺbku pri rezaní bez zníženia rýchlosti.

Na obrábanie zliatinových dielov titán boli široko používané technologických procesov, ktoré umožňujú spojiť niekoľko operácií do jednej pomocou viacnástrojového vybavenia. Tento druh technologických operácií je najvhodnejšie vykonávať na viacoperačných strojoch (obrábacích centrách). Napríklad na výrobu výkonových dielov z výliskov sa používajú stroje MA-655A, FP-17SMN, FP-27S; diely ako „držiak“, „stĺp“, „telo“ z tvarového odlievania a razenia - stroje "Horizon", Me-12−250, MA-655A, plechové panely - stroj VFZ-M8. Na týchto strojoch je pri spracovaní väčšiny dielov implementovaný princíp „maximálnej“ úplnosti spracovania v jednej operácii, čo sa dosahuje postupným spracovaním dielu z viacerých strán na jednom stroji pomocou viacerých na ňom nainštalovaných zariadení.

Frézovanie

Kvôli potrebe vynaložiť veľké sily na mechanické spracovanie titánových zliatin sa zvyčajne používajú veľké stroje (FP-7, FP-27, FP-9, VFZ-M8 atď.). Frézovanie je najnáročnejší proces pri výrobe dielov. Obzvlášť veľký objem takejto práce pripadá na výrobu výkonových častí rámov lietadiel: rebrá, rámy, nosníky, nosníky, priečniky.

Pri frézovaní dielov ako „traverz“, „nosník“, „rebro“ sa používa niekoľko metód. 1) Použitie špeciálnych hydraulických alebo mechanických kopírok na univerzálnych frézach. 2) Kopírkami na kopírovacích frézovacích hydraulických strojoch. 3) Na CNC strojoch ako MA-655S5, FP-11, FP-14. 4) Použitie trojosových CNC strojov. V tomto prípade používajú: špeciálne prefabrikované frézy s uhlom, ktorý je možné meniť počas spracovania; tvarované konkávne a konvexné radiačné profilové frézy; stopkové frézy s rovinou stola privedenou k valcovej ploche dielu v požadovanom uhle.

Na spracovanie leteckých materiálov bolo v našej krajine vytvorených mnoho strojov, ktoré nie sú horšie ako svetové štandardy, a niektoré z nich nemajú v zahraničí obdobu. Napríklad CNC stroj VF-33 (pozdĺžna fréza s tromi vretenami s tromi súradnicami), ktorého účelom je súčasné spracovanie panelov, jednokoľajníc, rebier, nosníkov a iných takýchto dielov pre ťažké a ľahké lietadlá s tromi vretenami.
Stroj 2FP-242 V, ktorý má dva pohyblivé portály a CNC (pozdĺžne frézovanie trojvretenové štvorosové) je určený na spracovanie veľkých nosníkov a panelov pre ťažké a širokotrupé lietadlá. Stroj FRS-1, vybavený pohyblivým stĺpom, horizontálnym frézovaním a vyvrtávaním, 15-osový CNC - určený pre spracovanie kĺbové plochy stredovej časti a krídla širokotrupých lietadiel. SGPM-320, flexibilný výrobný modul, ktorý obsahuje sústruh, CNC AT-320, zásobník na 13 nástrojov a automatický manipulátor na odoberanie a montáž dielov pre CNC. Flexibilný výrobný komplex ALK-250, vytvorený na výrobu presných dielov pre puzdro hydraulických jednotiek.

Nástroje

Poskytnúť optimálne podmienky rezanie a vysoká kvalita povrchov dielov je nevyhnutné prísne dodržiavanie geometrických parametrov nástrojov z tvrdých zliatin a rýchlorezných ocelí. Frézy s doskami z tvrdej zliatiny VK8 sa používajú na sústruženie kovaných obrobkov. Pri spracovaní na plynom nasýtenej kôre sa odporúčajú nasledovné geometrické parametre fréz: hlavný uhol nábehu φ1 =45°, pomocný uhol nábehu φ =14°, uhol čela γ=0°; uhol vôle α = 12° Pri nasledujúcich podmienkach rezu: posuv s = 0,5 - 0,8 mm/ot, hĺbka rezu t nie menšia ako 2 mm, rýchlosť rezu v = 25 - 35 m/min. Na dokončovacie a polodokončovacie kontinuálne sústruženie možno použiť nástroje z tvrdých zliatin VK8, VK4, VKbm, VK6 atď. pri hĺbke rezu 1−10 mm, rýchlosť rezu je v = 40−100 mm/ min a posuv by mal byť s = 0,1−1 mm/ot. Možno použiť aj nástroje vyrobené z rýchloreznej ocele (R9K5, R9M4K8, R6M5K5). Pre frézy vyrobené z rýchloreznej ocele bola vyvinutá nasledujúca geometrická konfigurácia: polomer vrcholu r = 1 mm, uhol hôľneho otvoru α = 10°, φ = 15°. Prijateľné rezné podmienky pri sústružení titánu sa dosahujú v hĺbke rezanie t = 0,5-3 mm, v = 24-30 m/min, s<0,2 мм.

Tvrdé zliatiny

Vykonávanie frézovacích prác s titánom sťažuje priľnutie titánu na zuby frézy a ich kosenie. Na výrobu pracovných plôch fréz sa používajú tvrdé zliatiny VK8, VK6M, VK4 a rýchlorezné ocele R6M5K5, R9K5, R8MZK6S, R9M4K8, R9K10. Na frézovanie titánu pomocou fréz s doštičkami zo zliatiny VK6M sa odporúča použiť nasledujúci rezný režim: t = 2 - 4 mm, v = 80 - 100 m/min, s = 0,08−0,12 mm/zub.

Vŕtanie

Vŕtanie titánu sťažuje priľnavosť triesok k pracovnej ploche nástroja a ich vytláčanie do výstupných drážok vrtáka, čo vedie k zvýšeniu rezného odporu a rýchlemu opotrebovaniu reznej hrany. Aby ste tomu zabránili, odporúča sa pri hlbokom vŕtaní pravidelne čistiť nástroj od triesok. Na vŕtanie sa používajú nástroje vyrobené z rýchlorezných ocelí R12R9K5, R18F2, R9M4K8, R9K10, R9F5, F2K8MZ, R6M5K5 a tvrdej zliatiny VK8. V tomto prípade sa odporúčajú nasledujúce parametre geometrie vrtáka: pre uhol špirálovej drážky 25−30, 2φ0 = 70−80°, 2φ = 120−130°, α = 12−15°, φ = 0−3°.

Na zvýšenie produktivity pri obrábaní zliatin titánu rezaním a zvýšenie životnosti použitého nástroja sa používajú kvapaliny typu RZ SOZH-8. Sú klasifikované ako mazacie a chladiace činidlá obsahujúce halogén. Chladenie obrobkov sa vykonáva metódou výdatného zavlažovania. Použitie kvapalín s obsahom halogénu pri spracovaní má za následok tvorbu soľnej kôry na povrchu titánových dielov, ktorá, berúc do úvahy zahrievanie a súčasné pôsobenie napätia, môže spôsobiť koróziu solí. Aby sa tomu zabránilo, po spracovaní chladiacou kvapalinou RZ-8 sa diely podrobia zušľachťovaciemu leptaniu, pri ktorom sa odstráni povrchová vrstva s hrúbkou do 0,01 mm. Počas montážnych prác nie je povolené použitie RZ SOZH-8.

Brúsenie

Obrobiteľnosť titánových zliatin výrazne ovplyvňuje ich chemické a fázové zloženie, typové a mikroštruktúrne parametre. Najnáročnejšie je spracovanie titánových polotovarov a dielcov s hrubou lamelárnou štruktúrou. Tento typ štruktúry sa nachádza v tvarovaných odliatkoch. Navyše, tvarované titánové odliatky majú na povrchu kôru nasýtenú plynom, čo veľmi ovplyvňuje opotrebovanie nástroja.

Brúsenie titánových dielov je náročné kvôli vysokej tendencii k zadieraniu pri kontakte počas trenia. Oxidový povrchový film sa ľahko zničí počas trenia pri pôsobení špecifických zaťažení. Počas procesu trenia dochádza v miestach kontaktu povrchov k aktívnemu prenosu materiálu z obrobku na nástroj („zadretie“). Prispievajú k tomu aj ďalšie vlastnosti titánových zliatin: nižšia tepelná vodivosť, zvýšená elastická deformácia s relatívne nízkym modulom pružnosti. V dôsledku uvoľňovania tepla sa oxidový film na trecej ploche zahusťuje, čo následne zvyšuje pevnosť povrchovej vrstvy.

O spracovanie titánových dielov Používa sa pásové brúsenie a brúsenie brúsnymi kotúčmi. Pre priemyselné zliatiny sa najčastejšie používajú brúsne kotúče zo zeleného karbidu kremíka, ktorý má veľkú tvrdosť a krehkosť so stabilnými fyzikálno-mechanickými vlastnosťami s vyššími brúsnymi schopnosťami ako čierny karbid kremíka.

Kúpiť, cena

Spoločnosť Elektrovek-stal LLC predáva valcovaný kov za najlepšiu cenu. Vytvára sa s prihliadnutím na kurzy LME (London metal exchange) a závisí od technologických vlastností výroby bez dodatočných nákladov. Polotovary z titánu a jeho zliatin dodávame v širokom sortimente. Všetky šarže výrobkov majú certifikát kvality o súlade s normovými požiadavkami. Od nás môžete veľkoobchodne získať širokú škálu produktov pre veľkosériovú výrobu. Široký výber, komplexné poradenstvo od našich manažérov, prijateľné ceny a včasné dodanie určujú tvár našej spoločnosti. Pre veľkoobchodné nákupy existuje systém zliav

Hlavné znaky rezania zliatin titánu sú nasledovné.

Nízka plasticita, čím sa ich vlastnosti približujú k materiálom s vysokou pevnosťou. Vidno to z hodnôt charakterizujúcich plasticitu materiálov. Pokiaľ ide o tento parameter (schopnosť vytvrdzovať), zliatiny titánu sa výrazne líšia od zliatin odolných voči teplu, majú približne dvojnásobné hodnoty a výrazne nižšie b a f. Preto pri spracovaní zliatin titánu je v dôsledku ich zníženej ťažnosti hodnota zložky reznej sily o 20 % nižšia ako pri zliatinách na báze železa.

Nízka plasticita titánových zliatin vedie k tomu, že pri ich spracovaní vzniká špecifický čip, vzhľadovo podobný drenážnym trieskam, s prasklinami, ktoré ho rozdeľujú na veľmi mierne deformované prvky, navzájom pevne spojené tenkým a vysoko deformovaným kontaktná vrstva. Vznik tohto tvaru triesky sa vysvetľuje tým, že so zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou nedrží plastická deformácia krok s trieskami menej tvárnych zliatin titánu alebo pri spracovaní vysokými posuvmi nastáva pri nižších rezných rýchlostiach. Pri spracovaní titánovej zliatiny VT2 teda vznikajú elementárne triesky pri nižších rezných rýchlostiach ako pri spracovaní zliatiny VT1.

Vysoká chemická aktivita, vyjadrená pri rezaní schopnosťou titánových zliatin aktívne interagovať s prostredím. V dôsledku toho, keď sa teplota v zóne rezu zvyšuje, dochádza k silnej absorpcii kyslíka a dusíka zo vzduchu, čo prispieva k zvýšenej oxidácii. To spôsobuje intenzívne odlupovanie a krehnutie materiálu v dôsledku difúzie kyslíka do spracovávaného materiálu a jeho hydrogenácie. Preto pri rezaní zliatin titánu vzniká relatívne menšie množstvo tepla ako pri rezaní žiaruvzdorných zliatin.

Zliatiny titánu majú zároveň ešte horšiu tepelnú vodivosť ako žiaruvzdorné ocele a zliatiny; Výsledkom je, že pri rezaní titánu je teplota v priemere 2,2-krát vyššia ako pri spracovaní ocele 45. Preto teplota v zóne rezania v dôsledku zlej tepelnej vodivosti titánu zostáva vysoká, čo spôsobuje štrukturálne transformácie a silná interakcia so vzduchom.

V dôsledku znížených plastických vlastností titánových zliatin dochádza v hlavnom objeme k tvorbe pokročilých makier pri deformácii, ktoré sa sústreďujú v kontaktnej vrstve, kde vznikajú vysoké tlaky a teploty. V tomto ohľade, na rozdiel od konvenčných ocelí, zliatiny titánu menia typ triesok so zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou v opačnom smere: odvodňovacie triesky sa menia na elementárne triesky. Táto zmena tvaru a mikrotrhliny zaujímajú významné miesto. To tiež vysvetľuje tvorbu veľkých šmykových uhlov s nízkym zmršťovaním triesky pri rezaní zliatin titánu; Jeho koeficient zmrštenia dĺžky je spravidla blízky jednotke. Vidno to z hodnôt koeficientu zmrštenia rôznych tried titánu a tvrdých zliatin, ako aj zo závislosti pozdĺžnej deformácie triesok od reznej rýchlosti (b) a posuvu. V niektorých prípadoch dochádza v dôsledku absorpcie kyslíka a dusíka zo vzduchu pri spracovaní titánových zliatin k takzvanému negatívnemu zmršťovaniu, t.j. dĺžka výsledných triesok 1C je väčšia ako dráha rezu. Pri spracovaní za rovnakých podmienok rezania, ale v prúde argónu, nie je pozorované negatívne zmrštenie. Pokles zmršťovania triesky so zvyšujúcou sa reznou rýchlosťou sa vysvetľuje aj prudkým poklesom trecích síl triesok na čelnej ploche reznej časti frézy. Zliatiny titánu sa vyznačujú vysokými koeficientmi trenia, čo obmedzuje ich použitie na pohyblivé spoje. Napriek tomu pri procese rezania na kontaktných plochách koeficient trenia klesá na 0,2-0,4. To je približne 1,5-krát menej ako v prípade žiaruvzdornej ocele EI787. Malé zmrštenie triesok vedie k zvýšenej rýchlosti kĺzania pozdĺž prednej plochy nástroja pri rovnakých rezných rýchlostiach.

Vyššie diskutované vlastnosti rezania zliatin titánu a predovšetkým vysoká aktivita titánu vo vzťahu ku kyslíku a dusíku vo vzduchu výrazne zmenšujú kontaktnú plochu triesok s prednou plochou nástroja; V porovnaní so spracovaním konštrukčnej ocele rovnakej tvrdosti sa táto plocha zmenší 2-3 krát. Oxidácia kontaktnej vrstvy triesok vedie k zvýšeniu jej tvrdosti. Malá kontaktná plocha triesok v kombinácii s pomerne vysokou pevnosťou titánových zliatin vedie k vysokým normálnym tlakom a pri zvýšenej tvrdosti triesok k zvýšenému opotrebovaniu a pri nízkej tepelnej vodivosti titánu k vysokým teplotám, čo spôsobuje javy tuhnutia a odierania. Na druhej strane aktívny vplyv vonkajšieho prostredia pri obrábaní titánu rezaním spôsobuje intenzívnu tvorbu nánosov.

Rovnako ako pri spracovaní nehrdzavejúcich a žiaruvzdorných materiálov, zliatiny titánu majú vysoký abrazívny účinok na nástroj vďaka obsahu vysoko tvrdých inklúzií vo forme oxidov nitridov a karbidov; Zliatiny titánu sa vyznačujú aj zníženou odolnosťou voči vibráciám rezného pohybu. Pri spracovaní zliatin titánu sa zložky reznej sily zvyšujú na relatívne malej úrovni. Na rozdiel od žiaruvzdorných titánových zliatin ich pevnosť výrazne klesá so zvyšujúcou sa teplotou. Intenzita poklesu pevnosti prekračuje aj tieto hodnoty pri zliatinách na báze železa.

Rezanie kože mnohých kovaných, extrudovaných alebo odlievaných obrobkov vyrobených z titánu alebo iných typov ťažko obrobiteľných materiálov spôsobuje ďalšie zhoršenie obrobiteľnosti. Je to spôsobené zvýšeným abrazívnym a nárazovým vplyvom na pracovné plochy nástroja nekovovými inklúziami, oxidmi sulfid-silikátov, ako aj početnými pórmi vytvorenými v povrchovej vrstve počas odlievania alebo lisovania. Ten je ešte umocnený výraznými povrchovými nepravidelnosťami kôry.

Pri určovaní optimálnych rezných podmienok pre zliatiny titánu je potrebné venovať osobitnú pozornosť otázkam bezpečnosti. Tvorba jemných triesok, najmä prachu, pri procese tvorby triesok vedie k jej ľahkému vznieteniu pri intenzívnom spaľovaní. Titánové hobliny potiahnuté olejom sú náchylné na samovznietenie. Hobliny podobné prachu sú výbušné a škodlivé pre zdravie obsluhujúceho personálu. Vzhľadom na vyššie uvedené by sa titánové hobliny nemali hromadiť; Pri rezaní zliatin titánu by ste nemali priraďovať posuvy menšie ako 6,08 mm/ot., pracovať s nástrojmi s opotrebovaním vyšším ako 0,8-1,0 mm a rezné rýchlosti nad 100 mm/min. Pri sústružení titánovej zliatiny VT1 sú povolené vysoké rezné rýchlosti - až 150 m/min.

Malo by sa vziať do úvahy, že elektrochemická opracovateľnosť titánových zliatin silne závisí od veľkosti pulzácie usmerneného prúdu. Ich spracovanie sa teda takmer zastaví (s výnimkou použitia elektrolytu č. 4) pri použití generátorov typu ATH 5000/2500, ktoré dávajú vyhladené pulzovanie. Naopak, dobré výsledky dosahuje pulzujúca forma prúdu získaná z trojfázového usmerňovača typu VKGYuOA.