Obrada titana: početna svojstva materijala, poteškoće i vrste obrade, princip rada, tehnike i preporuke stručnjaka

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-02 13:51

Danas postoji grupa metala za koje je potrebno stvoriti posebne uslove prije početka rada sa njima. Mašinska obrada titana spada u ovu kategoriju radova. Sve poteškoće i karakteristike procesa su zbog činjenice da ovaj materijal karakteriše povećana tvrdoća.

Opis

Titanijum je karakterističan po tome što je veoma čvrst, srebrnaste boje i izuzetno otporan na proces rđe. Zbog činjenice da se na površini metala formira film od TiO_{2, on ima dobru otpornost na sve spoljašnje uticaje. Samo utjecaj tvari koje sadrže alkalije u svom sastavu može negativno utjecati na svojstva titana. U kontaktu sa ovim hemikalijama, sirovina gubi karakteristike čvrstoće.}

Zbog velike čvrstoće proizvoda, prilikom tokarenja titanijuma, potrebno je koristiti alat od ultratvrde legure i druge posebne uslove pri radu na CNC tokarilici.

Šta trebam uzeti u obzir prilikom obrade?

Ako je potrebno raditi sa titanijumom, moraju se uzeti u obzir sljedeća svojstva:

• Prvi se drži. Obrada titana na strugu stvara visoke temperature, uzrokujući topljenje materijala i lijepljenje za rezni alat.
• Tokom obrade nastaje i fina raspršena prašina. Može detonirati, pa je zbog toga veoma važno da se striktno pridržavate svih sigurnosnih propisa tokom rada.
• Da bi se izvršio visokokvalitetan proces rezanja tako teškog metala, potreban je alat koji može pružiti odgovarajući način rada.
• Takođe je potrebno odabrati poseban alat za sečenje jer titanijum karakteriše niska toplotna provodljivost.

Nakon završene obrade titanijuma, gotovi dio se obično zagrijava, nakon čega se ostavlja da se ohladi na otvorenom. Tako se stvara zaštitni film na površini materijala, što je gore opisano.

Klasifikacija metoda obrade

Za sečenje takvih sirovina potreban je poseban alat, kao i CNC strug. Sam proces je podijeljen u nekoliko operacija, od kojih se svaka izvodi prema vlastitoj tehnologiji.

Što se tiče samih operacija, one mogu biti osnovne, srednje ili preliminarne.

Kada obrađujete titanijum na mašinama, morate imati na umu da se u ovom trenutku javljaju vibracije. Da bi djelimičnoDa biste riješili ovaj problem, možete pričvrstiti radni komad na višestepeni način, a također to učiniti što bliže vretenu. Kako bi se smanjio utjecaj temperature na proces obrade, preporučuje se korištenje neobloženih glodala od finog zrna karbida i specijalnih PVD umetaka. Ovdje vrijedi obratiti pažnju na činjenicu da će se tokom obrade titana rezanjem od 85 do 90% sve energije pretvoriti u toplinu, koju će apsorbirati strugotine, obradak, rezači i tekućina koji je namenjen za hlađenje. Obično temperatura u radnom području dostiže 1000-1100 stepeni Celzijusa.

Podesite parametre obrade

Prilikom obrade tako teškog materijala, postoje tri glavna parametra koja treba uzeti u obzir:

• ugao fiksiranja radnog alata;
• feed rate;
• brzina rezanja.

Ako prilagodite ove parametre, možete ih koristiti za promjenu temperature obrade. Pod različitim načinima obrade, uočavaju se različiti parametri ovih karakteristika.

Za prethodnu obradu sa rezom gornjeg sloja do 10 mm, dozvoljena je nadoknada od 1 mm. Za rad u ovom načinu rada obično se postavljaju sljedeći parametri. Prvo, ugao fiksiranja je od 3 do 10 mm, a drugo, brzina pomaka je od 0,3 do 0,8 mm, a brzina rezanja je podešena na 25 m/min.

Srednja verzija obrade titanijuma uključuje odsecanje gornjeg sloja od 0,5 do 4 mm, kao i formiranje ravnog sloja od 1 mm dodatka. Ugao fiksiranja 0,5-4 mm, dimenzija pomaka 0,2-0,5 mm, brzina kretanja 40-80 m/min.

Glavna opcija obrade je uklanjanje sloja od 0,2-0,5 mm, kao i uklanjanje dodataka. Radna brzina je 80-120 m/min, ugao fiksiranja je 0,25-0,5 mm, a brzina pomaka je 0,1-0,4 mm.

Ovdje je također vrlo važno napomenuti da se obrada titana na takvoj opremi uvijek izvodi samo kada se isporučuje posebna rashladna emulzija. Supstanca se pod pritiskom dovodi do radnog alata. Ovo je neophodno kako bi se stvorio normalan temperaturni režim rada.

Alat za obradu

Zahtjevi za alat za obradu materijala su prilično visoki. Najčešće se obrada titana i legura obavlja pomoću rezača koji imaju odvojive glave, a ugrađuju se na CNC strojeve. Tokom rada, radni alat je podvrgnut abrazivnom, adhezivnom i difuznom trošenju. Posebnu pažnju treba obratiti na difuzno habanje, jer se u ovom trenutku odvija proces rastvaranja i reznog materijala i titanijumskog blanka. Ovi procesi su najaktivniji ako je temperatura u rasponu od 900 do 1200 stepeni Celzijusa.

Zahtjevi za alat

Odlika obrade titanijuma je i to što je potrebno odabrati radni alat u zavisnosti od toga koji način rada je odabran.

Za rad u preliminarnom načinu rada, najčešće korišteni umetci su okrugli ili kvadratni iC19. Ove ploče su napravljene od posebne legure, koja je označena kao H13A i nema premaz.

Za uspješnu obradu titanijuma na međunačin, već je potrebno koristiti samo okrugle umetke od iste legure H13A ili od legure GC1155 sa PDV premazom.

Za najodgovorniju, osnovnu metodu obrade koriste se okrugle mlaznice sa brusnim reznim ivicama koje su izrađene od legura H13A, GC 1105, CD 10.

Važno je dodati da je kod obrade na CNC strugovima dozvoljeno i najmanje odstupanje od oblika dijela koji je specificiran u zadatku. Najčešće, elementi napravljeni od takve legure uopće nemaju odstupanja od norme.

Glavni problem obrade

Glavni problem sa kojim se susreće pri preradi ove sirovine je zalijepljenje i ogrebotine na alatu. Zbog toga je toplotna obrada titanijuma veoma teška. Osim toga, mnogo problema uzrokuje činjenica da metal ima vrlo nisku toplinsku provodljivost. Zbog činjenice da drugi metali mnogo slabije odolijevaju toplini, u kontaktu s titanom najčešće formiraju leguru. To je glavni razlog brzog trošenja alata. Kako biste donekle smanjili habanje i lijepljenje, kao i preusmjerili dio stvorene topline, stručnjaci preporučuju sljedeće:

• Prvo, morate koristiti rashladnu tečnost;
• drugo, prilikom oštrenjatreba koristiti radne komade, na primjer, alate od istih materijala teških opterećenja;
• treće, prilikom obrade sirovina rezačima, brzina se značajno smanjuje kako bi se smanjila toplota.

Oksidacija i nitriranje titana

Vrijedi početi sa nitriranjem titanijuma, jer je ova vrsta tretmana mnogo teža od oksidacije. Tehnološki proces je sljedeći. Titanijumski proizvod se zagreva na 850-950 stepeni Celzijusa, nakon čega se deo mora staviti u okruženje sa čistim azotnim gasom nekoliko dana. Nakon toga se na površini elementa formira film titanijum nitrida, zbog hemijskih reakcija koje će se odvijati ovih dana. Ako je sve prošlo dobro, tada će se na titanijumu pojaviti film zlatne boje, koji će se odlikovati povećanom čvrstoćom i otpornošću na habanje.

Što se tiče oksidacije titana, metoda je vrlo česta i spada, kao i prethodna, u termičku obradu titana. Početak procesa se ne razlikuje od nitriranja, dio se mora zagrijati na temperaturu od 850 stepeni Celzijusa. Ali proces hlađenja se ne odvija postepeno i u gasovitom mediju, već naglo i uz upotrebu tečnosti. Tako je moguće dobiti film na površini titanijuma koji će biti čvrsto vezan za nju. Prisustvo ove vrste filma na površini dovodi do povećanja čvrstoće i otpornosti na habanje za 15-100 puta.

Priključni dijelovi

U nekim slučajevima, proizvodi od titanijuma su deo velikihdizajni. Ovo sugerira da postoji potreba za povezivanjem različitih materijala.

Za povezivanje proizvoda od ove sirovine koriste se četiri glavne metode. Glavni je zavarivanje, koristi se i lemljenje, mehanička metoda povezivanja koja uključuje upotrebu zakovica i vijčanog spoja. Do danas je glavna metoda obrade za spajanje proizvoda u jednu strukturu zavarivanje u okruženju inertnog plina ili specijalnim fluksovima bez kisika.

Što se tiče lemljenja, ova metoda se koristi samo ako je zavarivanje nemoguće ili nepraktično. Ovaj proces je komplikovan nekim hemijskim reakcijama koje nastaju kao rezultat lemljenja. Da biste napravili mehaničku vezu sa vijcima ili zakovicama, također ćete morati koristiti poseban materijal.