Titán feldolgozás: az anyag kezdeti tulajdonságai, a feldolgozás nehézségei és típusai, működési elv, technikák és szakemberek ajánlásai

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2024-01-02 13:56

Ma van egy olyan fémcsoport, amelyhez speciális feltételeket kell teremteni, mielőtt elkezdené velük dolgozni. A titán megmunkálása ebbe a munkakategóriába tartozik. Az eljárás minden nehézsége és jellemzője annak a ténynek köszönhető, hogy ezt az anyagot fokozott keménység jellemzi.

Leírás

A titánra jellemző, hogy nagyon erős, ezüstös színű, és rendkívül ellenáll a rozsdásodási folyamatnak. Tekintettel arra, hogy a fém felületén TiO_{2 film képződik, jól ellenáll minden külső hatásnak. Csak a lúgot tartalmazó anyagok hatása befolyásolhatja negatívan a titán tulajdonságait. Ezekkel a vegyszerekkel érintkezve a nyersanyag elveszti szilárdsági jellemzőit.}

A termék nagy szilárdsága miatt a titán esztergálásakor ultrakemény ötvözetből készült szerszámot és egyéb speciális feltételeket kell használni, ha CNC esztergagépen dolgozunk.

Mit vegyek figyelembe a feldolgozás során?

Ha titánnal kell dolgozni, akkor a következő tulajdonságokat kell figyelembe venni:

• Az első ragad. A titán esztergagéppel történő megmunkálása magas hőmérsékletet eredményez, aminek következtében az anyag megolvad, és hozzátapad a vágószerszámhoz.
• A feldolgozás során finom szétszórt por is előfordul. Felrobbanhat, ezért nagyon fontos az összes biztonsági előírás szigorú betartása működés közben.
• Az ilyen nagy teherbírású fémek kiváló minőségű vágási folyamatának elvégzéséhez olyan szerszámra van szükség, amely képes biztosítani a megfelelő üzemmódot.
• A vágáshoz speciális szerszámot is kell választani, mert a titánt alacsony hővezető képesség jellemzi.

A titán megmunkálása után a kész alkatrészt általában felmelegítik, majd a szabad levegőn hagyják lehűlni. Így védőfólia jön létre az anyag felületén, amit fent leírtunk.

Feldolgozási módszerek osztályozása

Az ilyen alapanyagok vágásához speciális szerszámra, valamint egy CNC esztergagépre van szükség. Maga a folyamat több műveletre oszlik, amelyek mindegyike a saját technológiája szerint történik.

Ami a műveleteket illeti, ezek lehetnek alapvetőek, köztesek vagy előzetesek.

A titán gépeken történő feldolgozásakor emlékeznie kell arra, hogy ilyenkor vibráció lép fel. Annak érdekében, hogy részbenA probléma megoldásához a munkadarabot többlépcsős módon rögzítheti, és a lehető legközelebb az orsóhoz. A hőmérséklet megmunkálási folyamatra gyakorolt hatásának csökkentése érdekében javasolt bevonat nélküli finomszemcsés keményfém marók és speciális PVD lapkák használata. Itt érdemes figyelni arra, hogy a titán forgácsolással történő feldolgozása során az összes energia 85-90%-a hővé alakul, amit a forgács, a megmunkálandó munkadarab, a marók és a folyadék felvesz. amely hűtésre szolgál. Általában a hőmérséklet a munkaterületen eléri az 1000-1100 Celsius fokot.

Feldolgozási paraméterek beállítása

Egy ilyen nagy teherbírású anyag feldolgozásakor három fő paramétert kell figyelembe venni:

• a munkaszerszám rögzítési szöge;
• előtolási sebesség;
• vágási sebesség.

Ha beállítja ezeket a paramétereket, használhatja őket a feldolgozási hőmérséklet megváltoztatására. Különböző feldolgozási módok esetén ezeknek a jellemzőknek különböző paraméterei figyelhetők meg.

A felső réteg legfeljebb 10 mm-es levágásával végzett előkezelésnél 1 mm-es ráhagyás megengedett. Az ebben az üzemmódban való munkához általában a következő paramétereket kell beállítani. Először is, a rögzítési szög 3-10 mm, másodszor az előtolás 0,3-0,8 mm, a vágási sebesség pedig 25 m/perc.

A titánfeldolgozás köztes változata magában foglalja a felső réteg 0,5-4 mm-es levágását, valamint egy egyenletes, 1 mm-es ráhagyásos réteg kialakítását. Rögzítési szög 0,5-4 mm, előtolási méret 0,2-0,5 mm, előtolási sebesség 40-80 m/perc.

A fő feldolgozási lehetőség egy 0,2-0,5 mm-es réteg eltávolítása, valamint a ráhagyások eltávolítása. A munkasebesség 80-120 m/perc, a rögzítési szög 0,25-0,5 mm, az előtolás 0,1-0,4 mm.

Itt nagyon fontos megjegyezni, hogy a titán megmunkálása az ilyen berendezéseken mindig csak speciális hűtő emulzió esetén történik. Az anyagot nyomás alatt juttatják a munkaeszközbe. Ez szükséges a normál hőmérsékletű üzemmód létrehozásához.

Feldolgozó eszköz

Az anyagfeldolgozó eszközzel szembeni követelmények meglehetősen magasak. A titán és ötvözetek feldolgozását leggyakrabban eltávolítható fejű marókkal végzik, és CNC gépekre szerelik fel. Működés közben a munkaeszköz csiszoló, ragasztó és diffúz kopásnak van kitéve. Különös figyelmet kell fordítani a diffúz kopásra, mivel ekkor megy végbe mind a vágóanyag, mind a titándarab feloldódása. Ezek a folyamatok akkor a legaktívabbak, ha a hőmérséklet 900 és 1200 Celsius fok közötti tartományban van.

Eszközkövetelmények

A titán megmunkálásának egyik jellemzője az is, hogy a kiválasztott üzemmódtól függően ki kell választani egy munkaeszközt.

Előzetes üzemmódban a leggyakrabban használt lapkák a kerek vagy négyzet alakú iC19. Ezek a lemezek speciális ötvözetből készülnek, amely H13A jelzéssel van ellátva, és nincs bevonva.

A titán sikeres köztes feldolgozása érdekében már csak körbetéteket kell használni ugyanabból a H13A ötvözetből vagy GC1155 ötvözetből PDV bevonattal.

A legfelelősségteljesebb, alapvető megmunkálási módhoz kerek, köszörülő vágóélű fúvókákat használnak, amelyek H13A, GC 1105, CD 10 ötvözetekből készülnek.

Fontos hozzátenni, hogy CNC esztergagépeken történő megmunkálásnál a legkisebb eltérés megengedett az alkatrész alakjától, ami a feladatmeghatározásban volt megadva. Leggyakrabban az ilyen ötvözetből készült elemek egyáltalán nem térnek el a normától.

Fő feldolgozási probléma

A nyersanyag feldolgozása során tapaszt alt fő probléma a szerszámon való ragadás és kopás. Emiatt a titán hőkezelése nagyon nehéz. Emellett nagyon sok problémát okoz az a tény, hogy a fém nagyon alacsony hővezető képességgel rendelkezik. Tekintettel arra, hogy más fémek sokkal gyengébben ellenállnak a hőnek, a titánnal érintkezve leggyakrabban ötvözetet képeznek. Ez a fő oka a gyors szerszámkopásnak. A kopás és ragadás valamelyest csökkentése, valamint a keletkező hő egy részének elvezetése érdekében a szakértők a következőket javasolják:

• Először is hűtőfolyadékot kell használnia;
• másodszor, élezéskormunkadarabokat, például ugyanazon nagy teherbírású anyagokból készült szerszámokat kell használni;
• harmadszor, amikor a nyersanyagokat vágóval dolgozzák fel, a sebesség jelentősen csökken a hő csökkentése érdekében.

A titán oxidációja és nitridálása

Érdemes a titán-nitridálással kezdeni, mivel ez a fajta kezelés sokkal nehezebb, mint az oxidáció. A technológiai folyamat a következő. A titánterméket 850-950 Celsius-fokra hevítik, majd az alkatrészt több napig tiszta nitrogéngázos környezetbe kell helyezni. Ezt követően titán-nitrid film képződik az elem felületén, a napokban végbemenő kémiai reakciók következtében. Ha minden jól ment, akkor egy arany színű film jelenik meg a titánon, amelyet fokozott szilárdság és kopásállóság jellemez.

A titán oxidációját illetően a módszer nagyon elterjedt, és az előzőhöz hasonlóan a titán hőkezeléséhez tartozik. A folyamat kezdete nem különbözik a nitridálástól, az alkatrészt 850 Celsius fokos hőmérsékletre kell felmelegíteni. De a lehűlési folyamat nem fokozatosan és nem gáznemű közegben megy végbe, hanem hirtelen és folyadék használatával. Így lehetséges a titán felületén egy fólia készítése, amely szilárdan kötődik hozzá. Az ilyen típusú fólia jelenléte a felületen a szilárdság és a kopásállóság 15-100-szoros növekedéséhez vezet.

Alkatrészek csatlakoztatása

Bizonyos esetekben a titán termékek egy nagytervez. Ez arra utal, hogy szükség van különböző anyagok összekapcsolására.

Az ebből a nyersanyagból készült termékek összekapcsolásához négy fő módszert alkalmaznak. A fő a hegesztés, keményforrasztás is használatos, mechanikus csatlakozási mód szegecsek és csavarkötések alkalmazásával. A termékek egy szerkezetbe történő összekapcsolásának fő feldolgozási módja a mai napig a hegesztés inert gáz környezetben vagy speciális oxigénmentes folyasztószerekkel.

A forrasztásnál ezt a módszert csak akkor alkalmazzák, ha a hegesztés lehetetlen vagy nem praktikus. Ezt a folyamatot bonyolítja néhány kémiai reakció, amely a forrasztás eredményeként megy végbe. Csavarokkal vagy szegecsekkel való mechanikus csatlakozáshoz speciális anyagot is kell használni.