Titaniumverwerking: initiële eigenschappen van het materiaal, moeilijkheden en soorten verwerking, werkingsprincipe, technieken en aanbevelingen van specialisten

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-02 14:00

Vandaag de dag is er een groep metalen waarvoor het nodig is om speciale voorwaarden te creëren voordat je ermee begint te werken. Het bewerken van titanium v alt in deze categorie van werk. Alle moeilijkheden en kenmerken van het proces zijn te wijten aan het feit dat dit materiaal wordt gekenmerkt door een verhoogde hardheid.

Beschrijving

Titanium wordt gekenmerkt door zeer sterk te zijn, een zilverachtige kleur te hebben en ook extreem goed bestand te zijn tegen het roestproces. Doordat er een film van TiO_{2 op het oppervlak van het metaal wordt gevormd, is het goed bestand tegen alle invloeden van buitenaf. Alleen de invloed van stoffen die alkali in hun samenstelling bevatten, kan de eigenschappen van titanium negatief beïnvloeden. In contact met deze chemicaliën verliest de grondstof zijn sterkte-eigenschappen.}

Vanwege de hoge sterkte van het product is het bij het draaien van titanium noodzakelijk om gereedschap van een ultraharde legering en andere speciale omstandigheden te gebruiken bij het werken op een CNC-draaibank.

Waar moet ik op letten bij de verwerking?

Als het nodig is om met titanium te werken, moet u rekening houden met de volgende eigenschappen:

• De eerste plakt. Het machinaal bewerken van titanium met behulp van een draaibank zorgt voor hoge temperaturen, waardoor het materiaal smelt en aan het snijgereedschap blijft kleven.
• Tijdens de verwerking komt ook fijn verspreid stof vrij. Het kan ontploffen en daarom is het erg belangrijk om alle veiligheidsvoorschriften tijdens het gebruik strikt op te volgen.
• Om het hoogwaardige snijproces van dergelijk zwaar metaal uit te voeren, is een gereedschap nodig dat de juiste modus kan bieden.
• Het is ook noodzakelijk om een speciaal gereedschap te selecteren om te snijden, omdat titanium wordt gekenmerkt door een lage thermische geleidbaarheid.

Nadat de titaniumverwerking is voltooid, wordt het voltooide onderdeel meestal verwarmd, waarna het in de open lucht wordt afgekoeld. Zo ontstaat er een beschermende film op het oppervlak van het materiaal, zoals hierboven beschreven.

Classificatie van verwerkingsmethoden

Om dergelijke grondstoffen te snijden, is een speciaal gereedschap nodig, evenals een CNC-draaibank. Het proces zelf is onderverdeeld in verschillende bewerkingen, die elk volgens hun eigen technologie worden uitgevoerd.

Wat de operaties zelf betreft, deze kunnen eenvoudig, gemiddeld of voorlopig zijn.

Bij het verwerken van titanium op machines, moet u onthouden dat er op dit moment trillingen optreden. Om gedeeltelijkOm dit probleem op te lossen, kunt u het werkstuk in meerdere fasen bevestigen en dit ook zo dicht mogelijk bij de spil doen. Om de invloed van temperatuur op het bewerkingsproces te verminderen, wordt aanbevolen om ongecoate fijnkorrelige hardmetalen frezen en speciale PVD-wisselplaten te gebruiken. Hier is het de moeite waard om op te letten dat tijdens de verwerking van titanium door te snijden, 85 tot 90% van alle energie wordt omgezet in warmte, die zal worden geabsorbeerd door de spanen, het werkstuk dat wordt verwerkt, de frezen en de vloeistof die bedoeld is om te koelen. Gewoonlijk bereikt de temperatuur in het werkgebied 1000-1100 graden Celsius.

Verwerkingsparameters aanpassen

Bij het verwerken van zo'n zwaar materiaal zijn er drie belangrijke parameters waarmee u rekening moet houden:

• bevestigingshoek van het werkgereedschap;
• aanvoersnelheid;
• snijsnelheid.

Als u deze parameters aanpast, kunt u ze gebruiken om de verwerkingstemperatuur te wijzigen. Onder verschillende verwerkingsmodi worden verschillende parameters van deze kenmerken waargenomen.

Voor voorbehandeling met een snede van de bovenlaag tot 10 mm is een toeslag van 1 mm toegestaan. Om in deze modus te werken, worden meestal de volgende parameters ingesteld. Ten eerste is de bevestigingshoek van 3 tot 10 mm en ten tweede is de voedingssnelheid van 0,3 tot 0,8 mm en is de snijsnelheid ingesteld op 25 m/min.

Een tussenversie van titaniumverwerking omvat het afsnijden van de toplaag van 0,5 tot 4 mm, evenals de vorming van een gelijkmatige laag van 1 mm toeslag. Bevestigingshoek 0,5-4 mm, voedingsmaat 0,2-0,5 mm, invoersnelheid 40-80 m/min.

De belangrijkste verwerkingsoptie is het verwijderen van een laag van 0,2-0,5 mm, evenals het verwijderen van toeslagen. De werksnelheid is 80-120 m/min, de bevestigingshoek is 0,25-0,5 mm en de voedingssnelheid is 0,1-0,4 mm.

Het is ook erg belangrijk om hier op te merken dat de bewerking van titanium op dergelijke apparatuur altijd alleen wordt uitgevoerd als een speciale koelemulsie wordt geleverd. De stof wordt onder druk aan het werkgereedschap toegevoerd. Dit is nodig om een normale temperatuurmodus te creëren.

Verwerkingstool

De vereisten voor het materiaalverwerkingsgereedschap zijn vrij hoog. Meestal wordt de verwerking van titanium en legeringen uitgevoerd met behulp van frezen met verwijderbare koppen en worden ze op CNC-machines geïnstalleerd. Tijdens bedrijf is het werkgereedschap onderhevig aan schurende, hechtende en diffuse slijtage. Bijzondere aandacht moet worden besteed aan diffuse slijtage, omdat op dit moment het proces van oplossen van zowel het snijmateriaal als de titanium blank plaatsvindt. Deze processen zijn het meest actief als de temperatuur tussen 900 en 1200 graden Celsius ligt.

Gereedschapsvereisten

Een kenmerk van titaniumverwerking is ook dat het nodig is om een werkinstrument te selecteren, afhankelijk van de geselecteerde bedrijfsmodus.

Om in de voorlopige modus te werken, zijn de meest gebruikte inzetstukken ronde of vierkante iC19. Deze platen zijn gemaakt van een speciale legering, die is gemarkeerd als H13A en geen coating heeft.

Om titaan op een tussenliggende manier succesvol te kunnen verwerken, is het al nodig om alleen ronde inzetstukken van dezelfde legering H13A of van legering GC1155 met een PDV-coating te gebruiken.

Voor de meest verantwoorde, basisverwerkingsmethode worden ronde mondstukken met slijpende snijkanten gebruikt, die zijn gemaakt van legeringen H13A, GC 1105, CD 10.

Het is belangrijk om toe te voegen dat bij het bewerken op CNC-draaibanken de kleinste afwijking van de vorm van het onderdeel dat is gespecificeerd in de referentievoorwaarden is toegestaan. Meestal wijken elementen die van een dergelijke legering zijn gemaakt helemaal niet af van de norm.

Hoofdverwerkingsprobleem

Het belangrijkste probleem bij de verwerking van deze grondstof is het plakken en schuren van het gereedschap. Hierdoor is de warmtebehandeling van titanium erg moeilijk. Bovendien worden veel problemen veroorzaakt door het feit dat het metaal een zeer lage thermische geleidbaarheid heeft. Vanwege het feit dat andere metalen veel zwakker bestand zijn tegen hitte, vormen ze, wanneer ze in contact komen met titanium, meestal een legering. Dit is de belangrijkste reden voor snelle gereedschapsslijtage. Om schuren en plakken enigszins te verminderen en een deel van de gegenereerde warmte af te leiden, raden experts aan het volgende te doen:

• Eerst moet u koelvloeistof gebruiken;
• ten tweede, bij het slijpenwerkstukken, bijvoorbeeld gereedschappen van dezelfde zware materialen moeten worden gebruikt;
• ten derde, bij het verwerken van grondstoffen met snijplotters, wordt de snelheid aanzienlijk verlaagd om de hitte te verminderen.

Oxidatie en nitreren van titanium

Het is de moeite waard om te beginnen met titaniumnitriding, omdat dit type behandeling veel moeilijker is dan oxidatie. Het technologische proces is als volgt. Het titaniumproduct wordt verwarmd tot 850-950 graden Celsius, waarna het onderdeel enkele dagen in een omgeving met zuiver stikstofgas moet worden geplaatst. Daarna wordt een film van titaannitride gevormd op het oppervlak van het element, als gevolg van chemische reacties die gedurende deze dagen zullen plaatsvinden. Als alles goed is gegaan, verschijnt er een goudkleurige film op het titanium, die zich onderscheidt door verhoogde sterkte en slijtvastheid.

Wat betreft de oxidatie van titanium, de methode is heel gebruikelijk en behoort, net als de vorige, tot de warmtebehandeling van titanium. Het begin van het proces verschilt niet van nitreren, het onderdeel moet worden verwarmd tot een temperatuur van 850 graden Celsius. Maar het afkoelingsproces vindt niet geleidelijk en in een gasvormig medium plaats, maar abrupt en met behulp van een vloeistof. Het is dus mogelijk om een film op het oppervlak van titanium te verkrijgen, die er stevig aan gehecht zal zijn. De aanwezigheid van dit type film op het oppervlak leidt tot een toename van de sterkte en slijtvastheid met 15-100 keer.

Verbindingsonderdelen

In sommige gevallen maken titaniumproducten deel uit van een groteontwerpen. Dit suggereert dat er behoefte is om verschillende materialen met elkaar te verbinden.

Om producten uit deze grondstof met elkaar te verbinden, worden vier hoofdmethoden gebruikt. De belangrijkste is lassen, hardsolderen wordt ook gebruikt, een mechanische verbindingsmethode waarbij klinknagels en boutverbindingen worden gebruikt. Tot op heden is de belangrijkste verwerkingsmethode voor het verbinden van producten in één structuur lassen in een inert gasomgeving of speciale zuurstofvrije fluxen.

Wat betreft solderen, deze methode wordt alleen gebruikt als lassen onmogelijk of onpraktisch is. Dit proces wordt bemoeilijkt door enkele chemische reacties die optreden als gevolg van solderen. Om een mechanische verbinding met bouten of klinknagels te maken, moet u ook een speciaal materiaal gebruiken.