Stop tytanu jest trudny w obróbce. Jak wybrać materiał narzędziowy ze stopu, proces cięcia stopu tytanu, wybór precyzyjnych właściwości materiału narzędzia Shuo w przemyśle produkcyjnym, często spotyka się obróbkę materiałów ze stopu tytanu, a ze względu na właściwości tytanu jest niezwykle trudny w obróbce;W porównaniu z metalami pospolitymi stopy tytanu mają lepszą wytrzymałość, wytrzymałość, plastyczność oraz lepszą odporność na utlenianie i korozję.To sprawia, że stopy tytanu są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, chemicznym i medycznym oraz w innych dziedzinach.Powłoka narzędzi do obróbki stopów tytanu odgrywa również dobrą rolę w narzędziach skrawających, dobra powłoka może poprawić odporność narzędzia na zużycie, poprawić jego twardość w wysokiej temperaturze, właściwości izolacji cieplnej, stabilność termiczną, udarność itp., tak aby znacznie poprawić prędkość skrawania i żywotność narzędzia.Stop tytanu pod względem wytrzymałości, plastyczności, zwłaszcza wytrzymałości jest znacznie większy niż w przypadku innych materiałów metalowych, może zapewniać wysoką wytrzymałość jednostkową, dobrą sztywność i lekkie części produktu.W ostatnich latach stop tytanu był szeroko stosowany w samolotach w celu zastąpienia stopu aluminium, powodem jest to, że stop tytanu ma dobrą stabilność termiczną, wytrzymałość w wysokiej temperaturze, w temperaturze 300-500 ° C, jego wytrzymałość jest około 10 razy większa niż stopu aluminium, a temperatura robocza może osiągnąć 500 ° C. Ma doskonałą odporność na korozję w przypadku alkaliów, chlorków, związków organicznych chloru, kwasu azotowego, kwasu siarkowego itp. Jednocześnie stop tytanu w wilgotnym środowisku i środowisku wody morskiej, odporność na wżery, korozja kwasowa i korozja naprężeniowa znacznie przewyższają korozję stali nierdzewnej.Produkty wykonane ze stopu tytanu mają również wysoką twardość, wysoką temperaturę topnienia, nietoksyczność, niemagnetyczność i inne cechy.W oparciu o powyższy szereg doskonałych właściwości, stopy tytanu są po raz pierwszy stosowane w lotnictwie.W 1953 roku firma United States Douglas Company po raz pierwszy zastosowała materiały tytanowe w modułach silników DC2T i ścianach przeciwpożarowych, uzyskując dobre wyniki.W lotnictwie i kosmonautyce wentylator, sprężarka, poszycie, kadłub i podwozie silnika lotniczego jako pierwsze wykorzystują stop tytanu jako kluczowy materiał, co powoduje zmniejszenie całkowitej masy samolotu o około 30–35%, a tytan stop został również z powodzeniem zastosowany do obudowy ciśnieniowej atomowych okrętów podwodnych, systemów rurociągów wody morskiej, skraplaczy i wymienników ciepła, łopatek wentylatorów wydechowych, silników odrzutowych i wałów, sprężyn oraz zabezpieczeń przeciwpożarowych na lotniskowcach. Sprzęt, śmigło, urządzenie napędowe strumienia wody, ster i inne komponenty morskie.Ponadto, ze względu na dobrą biokompatybilność, odporność na korozję, właściwości mechaniczne i właściwości przetwórcze, stop tytanu stał się najbardziej odpowiednim biomedycznym materiałem metalowym, z powodzeniem stosowanym w sztucznych stawach kolanowych, stawach udowych, implantach dentystycznych, korzeniach zębów i metalowych wspornikach protez itp. Wśród nich Ti6AI4V jest powszechnie stosowany jako materiał na implanty medyczne, a stop TI3AI-2,5V jest również stosowany jako materiał zastępczy kości udowej i piszczelowej w praktyce klinicznej ze względu na dobrą odkształcalność na zimno, odporność na korozję i właściwości mechaniczne.
Trudności w obróbce stopów tytanu (1) współczynnik odkształcenia jest niewielki, co jest stosunkowo oczywistą cechą przy skrawaniu materiałów ze stopów tytanu.W procesie skrawania powierzchnia styku wióra z powierzchnią czołową narzędzia jest zbyt duża, przemieszczanie się wióra po powierzchni czołowej narzędzia jest znacznie większe niż wióra materiału ogólnego, w tak długim czasie chodzenie doprowadzi do poważnego uszkodzenia narzędzia zużycie, a tarcie podczas chodzenia powoduje wzrost temperatury narzędzia.(2) Temperatura skrawania jest wysoka, z jednej strony wspomniany wcześniej współczynnik odkształcenia doprowadzi do częściowego wzrostu temperatury.Głównym aspektem wysokiej temperatury skrawania w procesie skrawania stopu tytanu jest to, że przewodność cieplna stopu tytanu jest bardzo mała, a długość kontaktu wióra z przednią powierzchnią narzędzia jest pod wpływem tych czynników krótka, Ciepło powstające podczas procesu skrawania jest trudne do odprowadzenia, gromadzi się głównie w pobliżu końcówki narzędzia, powodując, że lokalna temperatura jest zbyt wysoka.(3) Wibracje w procesie wykańczania, niski moduł sprężystości stopu tytanu i dynamiczna siła skrawania są głównymi przyczynami wibracji w procesie skrawania.(4) Przewodność cieplna stopu tytanu jest bardzo niska, a ciepło wytwarzane podczas cięcia nie jest łatwe do rozproszenia.Proces toczenia stopu tytanu jest procesem charakteryzującym się dużym naprężeniem i odkształceniem, w wyniku którego wytwarza się dużo ciepła, a wysokie ciepło powstające podczas obróbki nie może być skutecznie rozproszone, a długość styku krawędzi skrawającej narzędzia z wiórem jest krótki, przez co na krawędzi skrawającej gromadzi się duża ilość ciepła, temperatura gwałtownie wzrasta, ostrze mięknie i następuje przyspieszenie zużycia narzędzia.(5) Działanie chemiczne stopu tytanu jest duże, a w wysokich temperaturach stop tytanu łatwo wchodzi w reakcję z materiałem narzędzia, przyspieszając tworzenie się półksiężyca.Jednak proces cięcia stopów tytanu zasadniczo przeprowadza się w wysokich temperaturach.Gdy temperatura skrawania jest do pewnego stopnia wysoka, cząsteczki takie jak azot i tlen znajdujące się w powietrzu mogą z łatwością wchodzić w interakcję chemiczną z materiałami tytanowymi, powodując powstawanie kruchej, twardej powłoki.Ponadto odkształcenie plastyczne obrobionej powierzchni przedmiotu obrabianego w procesie skrawania materiału tytanowego prowadzi do wystąpienia zjawiska hartowania na zimno, a zjawisko hartowania zachodzi na obrobionej powierzchni materiału przedmiotu obrabianego.Zjawiska te mogą pogorszyć zużycie narzędzia i zmniejszyć wytrzymałość zmęczeniową materiału tytanowego.(6) Narzędzie jest bardzo łatwe w noszeniu, zużycie narzędzia jest wynikiem splotu wielu kompleksowych czynników, w procesie cięcia stopu tytanu. Łatwo jest spowodować pęknięcie narzędzia, materiały tytanowe zazwyczaj wykazują silne powinowactwo chemiczne między materiałami narzędzia w warunkach wysokiej temperatury, a narzędzie i materiał ze stopu tytanu łatwo łączą się w wysokiej temperaturze, co prowadzi do zbyt krótkiej żywotności narzędzia.Dlatego przy skrawaniu materiałów ze stopów tytanu należy zwracać uwagę na dwa aspekty, to znaczy na utrzymanie niskiej temperatury skrawania i poprawę sztywności narzędzia lub ciętego materiału, a narzędzie do powlekania jest sposobem na poprawę sztywności materiału narzędzie.Ze względu na wysoką aktywność chemiczną i niską przewodność cieplną stopu tytanu, temperatura skrawania jest wysoka w procesie skrawania, reakcja chemiczna jest intensywna, narzędzie szybko ulega awariom, co skutkuje krótką żywotnością narzędzia i wysokimi kosztami obróbki.Do przyczyn zużycia narzędzi zalicza się tarcie mechaniczne oraz reakcje fizykochemiczne pod wpływem siły skrawania i temperatury skrawania.Ze względu na trudność obróbki stopów tytanu wybrane materiały narzędziowe muszą spełniać wymagania dotyczące wysokiej twardości, wysokiej wytrzymałości, wysokiej przewodności cieplnej, stabilności chemicznej i dobrej twardości czerwonej.Test branżowy pokazuje, że efekt przetwarzania stopu tytanu jest lepszym narzędziem diamentowym PCD, ale ze względu na wysoką cenę ogranicza szeroki zakres przetwarzania, a optymalizacja parametrów procesu może poprawić wydajność cięcia materiałów ze stopu tytanu do w pewnym stopniu, ale zasięg nie jest duży;W tym kierunku badane są metody smarowania z wykorzystaniem wysokociśnieniowego chłodziwa, cięcia niskotemperaturowego i chłodzenia poprzez przenoszenie ciepła za pomocą rur cieplnych
Czas publikacji: 08 stycznia 2024 r