Titaanin käsittely: materiaalin alkuominaisuudet, käsittelyn vaikeudet ja tyypit, toimintaperiaate, tekniikat ja asiantuntijoiden suositukset

2024 Kirjoittaja: Howard Calhoun | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2024-01-02 13:54

Nykyään on joukko metalleja, joille on luotava erityisolosuhteet ennen niiden kanssa työskentelyä. Titaanin työstö kuuluu tähän työluokkaan. Kaikki prosessin vaikeudet ja ominaisuudet johtuvat siitä, että tälle materiaalille on ominaista lisääntynyt kovuus.

Kuvaus

Titaanille on ominaista se, että se on erittäin vahva, sillä on hopeanhohtoinen väri ja se kestää myös erittäin ruostumista. Koska metallin pinnalle muodostuu TiO_{2 kalvo, se kestää hyvin kaikkia ulkoisia vaikutuksia. Vain niiden aineiden vaikutus, jotka sisältävät alkalia koostumuksessaan, voi vaikuttaa negatiivisesti titaanin ominaisuuksiin. Joutuessaan kosketuksiin näiden kemikaalien kanssa raaka-aine menettää lujuusominaisuudet.}

Tuotteen suuren lujuuden vuoksi titaania sorvattaessa on käytettävä erittäin kovametalliseostyökalua ja muita erityisolosuhteita työskenneltäessä CNC-sorvilla.

Mitä minun tulee ottaa huomioon käsittelyssä?

Jos on tarpeen työskennellä titaanin kanssa, seuraavat ominaisuudet on otettava huomioon:

• Ensimmäinen tarttuu. Titaanin työstäminen sorvalla aiheuttaa korkeita lämpötiloja, jolloin materiaali sulaa ja tarttuu leikkuutyökaluun.
• Prosessoinnin aikana esiintyy myös hienojakoista pölyä. Se voi räjähtää, ja siksi on erittäin tärkeää noudattaa tarkasti kaikkia turvallisuusmääräyksiä käytön aikana.
• Tällaisten raskaan metallin korkealaatuisen leikkausprosessin suorittamiseksi tarvitaan työkalu, joka pystyy tarjoamaan sopivan tilan.
• Leikkaukseen on myös valittava erikoistyökalu, koska titaanille on ominaista alhainen lämmönjohtavuus.

Titaanin käsittelyn jälkeen valmis osa yleensä lämmitetään, minkä jälkeen sen annetaan jäähtyä ulkoilmassa. Näin materiaalin pinnalle muodostuu suojakalvo, joka on kuvattu yllä.

Käsittelymenetelmien luokittelu

Tällaisten raaka-aineiden leikkaamiseen tarvitaan erikoistyökalu sekä CNC-sorvi. Itse prosessi on jaettu useisiin toimintoihin, joista jokainen suoritetaan oman teknologiansa mukaan.

Mitä itse operaatioista tulee, ne voivat olla perus-, keskitason tai alustavia.

Kun käsittelet titaania koneilla, sinun on muistettava, että tällä hetkellä esiintyy tärinää. Jotta osittainTämän ongelman ratkaisemiseksi voit kiinnittää työkappaleen monivaiheisesti ja tehdä sen myös mahdollisimman lähelle karaa. Lämpötilan vaikutuksen vähentämiseksi koneistusprosessiin on suositeltavaa käyttää päällystämättömiä hienorakeisia kovametallijyrsimiä ja erityisiä PVD-teriä. Tässä kannattaa kiinnittää huomiota siihen, että titaanin leikkaamisen aikana 85-90 % kaikesta energiasta muuttuu lämmöksi, jonka imevät lastut, työstettävä työkappale, leikkurit ja neste joka on tarkoitettu jäähdytykseen. Yleensä lämpötila työalueella saavuttaa 1000-1100 celsiusastetta.

Säädä käsittelyparametreja

Kun käsitellään näin kovaa materiaalia, on otettava huomioon kolme pääparametria:

• työtyökalun kiinnityskulma;
• syöttönopeus;
• leikkausnopeus.

Jos säädät näitä parametreja, voit muuttaa niiden avulla käsittelylämpötilaa. Eri käsittelytiloissa havaitaan näiden ominaisuuksien eri parametrit.

Esikäsittelyssä, jossa ylemmän kerroksen leikkaus on enintään 10 mm, sallitaan 1 mm. Tässä tilassa työskentelyä varten asetetaan yleensä seuraavat parametrit. Ensinnäkin kiinnityskulma on 3 - 10 mm ja toiseksi syöttönopeus on 0,3 - 0,8 mm ja leikkausnopeus on asetettu arvoon 25 m/min.

Titaanin prosessoinnin väliversiossa päällyskerros leikataan pois 0,5–4 mm sekä tasaisen 1 mm:n kerroksen muodostaminen. Kiinnityskulma 0,5-4 mm, syöttömitta 0,2-0,5 mm, syöttönopeus 40-80 m/min.

Pääkäsittelyvaihtoehto on 0,2-0,5 mm:n kerroksen poisto sekä päästöjen poisto. Työnopeus on 80-120 m/min, kiinnityskulma 0,25-0,5 mm ja syöttönopeus 0,1-0,4 mm.

Tässä on myös erittäin tärkeää huomata, että titaanin työstö tällaisilla laitteilla suoritetaan aina vain, kun mukana toimitetaan erityinen jäähdytysemulsio. Aine syötetään paineen alaisena työvälineeseen. Tämä on tarpeen normaalin lämpötilan toimintatilan luomiseksi.

Käsittelytyökalu

Materiaalinkäsittelytyökalun vaatimukset ovat melko korkeat. Useimmiten titaanin ja metalliseosten käsittely suoritetaan leikkurilla, joissa on irrotettavat päät, ja ne asennetaan CNC-koneisiin. Työväline altistuu käytön aikana hankaavalle, liima- ja hajakulumiselle. Erityistä huomiota tulee kiinnittää hajakulumiseen, koska tällä hetkellä tapahtuu sekä leikkausmateriaalin että titaaniaihion liukenemisprosessi. Nämä prosessit ovat aktiivisimpia, jos lämpötila on välillä 900-1200 celsiusastetta.

Työkaluvaatimukset

Titaanin käsittelyn ominaisuus on myös se, että työväline on valittava valitun toimintatavan mukaan.

Ensimmäisessä tilassa työskentelyyn yleisimmin käytetyt lisäosat ovat pyöreät tai nelikulmaiset iC19. Nämä levyt on valmistettu erikoisseoksesta, joka on merkitty H13A ja jossa ei ole pinnoitetta.

Titaanin väliprosessoimiseksi onnistuneesti on jo tarpeen käyttää vain pyöreitä sisäosia samasta H13A-seoksesta tai GC1155-seoksesta PDV-pinnoitteella.

Vastuullisimpana peruskäsittelymenetelmänä käytetään pyöreitä hiontareunoilla varustettuja suuttimia, jotka on valmistettu seoksista H13A, GC 1105, CD 10.

Tärkeää on lisätä, että CNC-sorveilla koneistettaessa pienin poikkeama ohjeehdoissa määritellystä kappaleen muodosta on sallittu. Useimmiten tällaisesta seoksesta valmistetuilla elementeillä ei ole lainkaan poikkeamia normista.

Pääkäsittelyongelma

Tämän raaka-aineen käsittelyn pääasiallinen ongelma on työkalun tarttuminen ja naarmuuntuminen. Tämän vuoksi titaanin lämpökäsittely on erittäin vaikeaa. Lisäksi monia ongelmia aiheuttaa se, että metallilla on erittäin alhainen lämmönjohtavuus. Koska muut metallit kestävät lämpöä paljon heikommin, ne muodostavat useimmiten metalliseoksen joutuessaan kosketuksiin titaanin kanssa. Tämä on tärkein syy työkalujen nopeaan kulumiseen. Vähentääksesi jonkin verran hankausta ja takertumista sekä ohjataksesi osan syntyneestä lämmöstä, asiantuntijat suosittelevat seuraavaa:

• Ensinnäkin sinun on käytettävä jäähdytysnestettä;
• toiseksi teroituksen yhteydessätulee käyttää työkappaleita, esimerkiksi työkaluja, jotka on valmistettu samoista kestävistä materiaaleista;
• kolmanneksi, kun raaka-aineita käsitellään leikkurilla, nopeus pienenee huomattavasti lämmön vähentämiseksi.

Titaanin hapetus ja nitraus

Titaaninitridauksella kannattaa aloittaa, sillä tämäntyyppinen käsittely on paljon vaikeampaa kuin hapetus. Tekninen prosessi on seuraava. Titaanituote kuumennetaan 850-950 celsiusasteeseen, minkä jälkeen osa on asetettava useiksi päiviksi puhtaaseen typpikaasuun. Sen jälkeen elementin pinnalle muodostuu titaaninitridikalvo näiden päivien aikana tapahtuvien kemiallisten reaktioiden seurauksena. Jos kaikki meni hyvin, titaaniin ilmestyy kullanvärinen kalvo, joka erottuu lisääntyneestä lujuudesta ja kulutuskestävyydestä.

Titaanin hapetuksen os alta menetelmä on hyvin yleinen ja kuuluu edellisen tapaan titaanin lämpökäsittelyyn. Prosessin alku ei eroa nitridoinnista, osa on lämmitettävä 850 celsiusasteen lämpötilaan. Jäähdytysprosessi ei kuitenkaan tapahdu vähitellen ja kaasumaisessa väliaineessa, vaan äkillisesti ja nestettä käyttämällä. Siten on mahdollista saada titaanin pinnalle kalvo, joka kiinnittyy tiukasti siihen. Tämän tyyppisen kalvon esiintyminen pinnalla lisää lujuutta ja kulutuskestävyyttä 15-100 kertaa.

Liitännät

Joissakin tapauksissa titaanituotteet ovat osa suurtamallit. Tämä viittaa siihen, että on tarpeen yhdistää erilaisia materiaaleja.

Tästä raaka-aineesta valmistettujen tuotteiden yhdistämiseksi käytetään neljää päämenetelmää. Pääasiallinen on hitsaus, käytetään myös juottamista, mekaaninen liitosmenetelmä, jossa käytetään niittejä ja pulttiliitosta. Tähän mennessä pääasiallinen prosessointimenetelmä tuotteiden liittämiseksi yhdeksi rakenteeksi on hitsaus inertissä kaasuympäristössä tai erityisissä happivapaissa juoksutuksissa.

Juottamisen os alta tätä menetelmää käytetään vain, jos hitsaus on mahdotonta tai epäkäytännöllistä. Tätä prosessia vaikeuttavat jotkin juottamisen seurauksena tapahtuvat kemialliset reaktiot. Jos haluat tehdä mekaanisen liitoksen pulteilla tai niiteillä, sinun on käytettävä myös erikoismateriaalia.