การแปรรูปไททาเนียม: คุณสมบัติเบื้องต้นของวัสดุ ความยากและประเภทของการประมวลผล หลักการทำงาน เทคนิคและคำแนะนำของผู้เชี่ยวชาญ

2024 ผู้เขียน: Howard Calhoun | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-02 14:03

วันนี้มีกลุ่มของโลหะที่จำเป็นในการสร้างเงื่อนไขพิเศษก่อนที่จะเริ่มทำงานกับพวกเขา การตัดเฉือนไทเทเนียมเป็นงานประเภทนี้ ความยากและคุณสมบัติทั้งหมดของกระบวนการนี้เกิดจากการที่วัสดุนี้มีความแข็งเพิ่มขึ้น

รายละเอียด

ไททาเนียมมีความแข็งแรงมาก มีสีเงิน และทนต่อการเกิดสนิมได้ดีเยี่ยม เนื่องจากฟิล์ม TiO_{2 ก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวของโลหะ จึงทนทานต่ออิทธิพลภายนอกทั้งหมดได้ดี เฉพาะอิทธิพลของสารที่มีด่างในองค์ประกอบของมันเท่านั้นที่สามารถส่งผลเสียต่อคุณสมบัติของไททาเนียม เมื่อสัมผัสกับสารเคมีเหล่านี้ วัตถุดิบจะสูญเสียคุณสมบัติด้านความแข็งแรง}

เนื่องจากผลิตภัณฑ์มีความแข็งแรงสูง เมื่อทำการกลึงไททาเนียม จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องมือโลหะผสมที่แข็งพิเศษและเงื่อนไขพิเศษอื่นๆ เมื่อทำงานกับเครื่องกลึง CNC

ฉันควรพิจารณาอะไรในการประมวลผลบ้าง

หากจำเป็นต้องทำงานกับไทเทเนียม ต้องคำนึงถึงคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

• อันแรกติด. การกลึงไททาเนียมโดยใช้เครื่องกลึงทำให้เกิดอุณหภูมิสูง ทำให้วัสดุหลอมเหลวและเกาะติดกับเครื่องมือตัด
• ระหว่างการประมวลผล ฝุ่นละเอียดก็เกิดขึ้นเช่นกัน มันสามารถทำให้เกิดการระเบิดได้ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญมากที่จะต้องปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยทั้งหมดในระหว่างการใช้งานอย่างเคร่งครัด
• เพื่อให้กระบวนการตัดคุณภาพสูงของโลหะหนักดังกล่าว จำเป็นต้องใช้เครื่องมือที่สามารถให้โหมดที่เหมาะสมได้
• จำเป็นต้องเลือกเครื่องมือพิเศษสำหรับการตัดด้วยเพราะไทเทเนียมมีคุณสมบัติการนำความร้อนต่ำ

หลังการแปรรูปไททาเนียมเสร็จแล้ว ชิ้นงานที่ทำเสร็จแล้วมักจะถูกทำให้ร้อน หลังจากนั้นจึงปล่อยให้เย็นในที่โล่ง ดังนั้น จึงสร้างฟิล์มป้องกันขึ้นบนพื้นผิวของวัสดุดังที่ได้อธิบายไว้ข้างต้น

การจำแนกวิธีการประมวลผล

ในการตัดวัตถุดิบดังกล่าว จำเป็นต้องใช้เครื่องมือพิเศษ เช่นเดียวกับเครื่องกลึง CNC กระบวนการนี้แบ่งออกเป็นหลายส่วน โดยแต่ละขั้นตอนจะดำเนินการตามเทคโนโลยีของตัวเอง

สำหรับการดำเนินการด้วยตนเอง สามารถทำได้ทั้งแบบพื้นฐาน ระดับกลาง หรือแบบเบื้องต้น

เมื่อทำการแปรรูปไทเทเนียมบนเครื่องจักร คุณต้องจำไว้ว่าการสั่นสะเทือนเกิดขึ้นในขณะนี้ เพื่อให้บางส่วนในการแก้ปัญหานี้ คุณสามารถยึดชิ้นงานได้หลายขั้นตอน และทำใกล้กับแกนหมุนให้มากที่สุด เพื่อลดอิทธิพลของอุณหภูมิในกระบวนการตัดเฉือน ขอแนะนำให้ใช้หัวกัดคาร์ไบด์เม็ดละเอียดที่ไม่เคลือบผิวและเม็ดมีด PVD พิเศษ ที่นี่เป็นมูลค่าการให้ความสนใจกับความจริงที่ว่าในระหว่างการประมวลผลของไทเทเนียมโดยการตัดจาก 85 ถึง 90% ของพลังงานทั้งหมดจะถูกแปลงเป็นความร้อนซึ่งจะถูกดูดซับโดยชิป, ชิ้นงานที่กำลังดำเนินการ, ใบมีดและของเหลว ที่มีไว้สำหรับระบายความร้อน โดยปกติอุณหภูมิในพื้นที่ทำงานจะสูงถึง 1,000-1100 องศาเซลเซียส

ปรับพารามิเตอร์การประมวลผล

เมื่อดำเนินการกับวัสดุที่ใช้งานหนักดังกล่าว มีสามพารามิเตอร์หลักที่ต้องพิจารณา:

• แก้ไขมุมของเครื่องมือทำงาน
• อัตราการป้อน;
• ความเร็วตัด

หากคุณปรับพารามิเตอร์เหล่านี้ คุณสามารถใช้พารามิเตอร์เหล่านี้เพื่อเปลี่ยนอุณหภูมิในการประมวลผลได้ ภายใต้โหมดการประมวลผลที่แตกต่างกัน จะสังเกตพารามิเตอร์ต่างๆ ของคุณลักษณะเหล่านี้

สำหรับการรักษาเบื้องต้นด้วยการตัดชั้นบนสุดไม่เกิน 10 มม. อนุญาตให้เผื่อ 1 มม. ในการทำงานในโหมดนี้ โดยปกติจะมีการตั้งค่าพารามิเตอร์ต่อไปนี้ ประการแรก มุมยึดอยู่ที่ 3 ถึง 10 มม. และประการที่สอง อัตราการป้อนคือ 0.3 ถึง 0.8 มม. และความเร็วตัดตั้งไว้ที่ 25 ม./นาที

การแปรรูปไททาเนียมรุ่นกลางเกี่ยวข้องกับการตัดชั้นบนสุดจาก 0.5 เป็น 4 มม. รวมทั้งการก่อตัวของชั้นเผื่อ 1 มม. ที่เท่ากัน มุมยึด 0.5-4 มม. ขนาดป้อน 0.2-05 มม. ความเร็วป้อน 40-80 ม./นาที

ตัวเลือกการประมวลผลหลักคือการลบเลเยอร์ 0.2-0.5 มม. เช่นเดียวกับการลบเบี้ยเลี้ยง ความเร็วในการทำงาน 80-120 ม./นาที มุมยึด 0.25-0.5 มม. และอัตราการป้อน 0.1-0.4 มม.

โปรดทราบด้วยว่าการตัดเฉือนไททาเนียมบนอุปกรณ์ดังกล่าวจะดำเนินการเฉพาะเมื่อมีการจัดหาอิมัลชันทำความเย็นพิเศษเท่านั้น สารถูกจ่ายภายใต้แรงกดดันต่อเครื่องมือทำงาน นี่เป็นสิ่งจำเป็นเพื่อสร้างโหมดการทำงานอุณหภูมิปกติ

เครื่องมือในการประมวลผล

ข้อกำหนดสำหรับเครื่องมือแปรรูปวัสดุค่อนข้างสูง ส่วนใหญ่แล้ว การประมวลผลของไททาเนียมและโลหะผสมจะดำเนินการโดยใช้ใบมีดที่มีหัวที่ถอดออกได้ และติดตั้งบนเครื่อง CNC ระหว่างการทำงาน เครื่องมือทำงานต้องผ่านการเสียดสี การยึดเกาะ และการสึกหรอแบบกระจาย ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับการกระจายการสึกหรอ เนื่องจากในขณะนี้ กระบวนการละลายของทั้งวัสดุตัดและไททาเนียมได้เกิดขึ้น กระบวนการเหล่านี้ใช้งานได้ดีที่สุดหากอุณหภูมิอยู่ในช่วง 900 ถึง 1200 องศาเซลเซียส

ข้อกำหนดของเครื่องมือ

คุณสมบัติของการประมวลผลไททาเนียมก็คือจำเป็นต้องเลือกเครื่องมือการทำงานขึ้นอยู่กับโหมดการทำงานที่เลือก

ในการทำงานในโหมดเบื้องต้น เม็ดมีดที่ใช้บ่อยที่สุดคือ iC19 ทรงกลมหรือสี่เหลี่ยมเพลทเหล่านี้ทำมาจากโลหะผสมพิเศษที่มีเครื่องหมาย H13A และไม่มีการเคลือบ

ในการแปรรูปไทเทเนียมให้ประสบความสำเร็จในระดับกลาง จำเป็นต้องใช้เม็ดมีดทรงกลมจากโลหะผสม H13A เดียวกันหรือจากโลหะผสม GC1155 ที่มีการเคลือบ PDV เท่านั้น

สำหรับวิธีการประมวลผลพื้นฐานที่มีความรับผิดชอบมากที่สุด หัวฉีดทรงกลมพร้อมคมตัดที่ใช้เจียร ซึ่งทำจากโลหะผสม H13A, GC 1105, CD 10

เสริมว่าเมื่อทำการกลึงบนเครื่องกลึง CNC อนุญาตให้เบี่ยงเบนน้อยที่สุดจากรูปร่างของชิ้นส่วนที่ระบุในเงื่อนไขอ้างอิงได้ บ่อยครั้งที่องค์ประกอบที่ทำจากโลหะผสมดังกล่าวไม่มีการเบี่ยงเบนจากบรรทัดฐานเลย

ปัญหาการประมวลผลหลัก

ปัญหาหลักที่พบในการประมวลผลวัตถุดิบนี้คือการเกาะติดและขูดขีดบนเครื่องมือ ด้วยเหตุนี้ การอบชุบไทเทเนียมจึงทำได้ยากมาก นอกจากนี้ ปัญหามากมายเกิดจากการที่โลหะมีค่าการนำความร้อนต่ำมาก เนื่องจากโลหะชนิดอื่นต้านทานความร้อนได้น้อยกว่ามาก เมื่อสัมผัสกับไททาเนียมจึงมักเกิดเป็นโลหะผสม นี่คือสาเหตุหลักที่ทำให้เครื่องมือสึกหรออย่างรวดเร็ว ผู้เชี่ยวชาญแนะนำให้ทำดังนี้:

• ขั้นแรกคุณต้องใช้น้ำยาหล่อเย็น
• ประการที่สอง เมื่อลับคมควรใช้ชิ้นงาน เช่น เครื่องมือจากวัสดุที่ใช้งานหนักชนิดเดียวกัน
• ประการที่สาม เมื่อแปรรูปวัตถุดิบด้วยใบมีด ความเร็วจะลดลงอย่างมากเพื่อลดความร้อน

ออกซิเดชันและไนไตรดิ้งของไทเทเนียม

ควรเริ่มต้นด้วยไททาเนียมไนไตรดิ้ง เนื่องจากการรักษาประเภทนี้ยากกว่าการออกซิเดชั่นมาก กระบวนการทางเทคโนโลยีมีดังนี้ ผลิตภัณฑ์ไททาเนียมได้รับความร้อนที่ 850-950 องศาเซลเซียสหลังจากนั้นต้องวางชิ้นส่วนไว้ในสภาพแวดล้อมที่มีก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์เป็นเวลาหลายวัน หลังจากนั้น ฟิล์มไททาเนียมไนไตรด์จะก่อตัวขึ้นบนพื้นผิวขององค์ประกอบ เนื่องจากปฏิกิริยาเคมีที่จะเกิดขึ้นในช่วงเวลาเหล่านี้ หากทุกอย่างเป็นไปด้วยดี ฟิล์มสีทองจะปรากฏขึ้นบนไททาเนียม ซึ่งจะโดดเด่นด้วยความแข็งแกร่งและความทนทานต่อการเสียดสีที่เพิ่มขึ้น

สำหรับการเกิดออกซิเดชันของไททาเนียม วิธีการนี้เป็นเรื่องธรรมดามากและเหมือนกับวิธีก่อนหน้านี้ในการอบชุบด้วยความร้อนของไททาเนียม จุดเริ่มต้นของกระบวนการไม่ต่างจากไนไตรดิ้ง ชิ้นงานต้องได้รับความร้อนที่อุณหภูมิ 850 องศาเซลเซียส แต่กระบวนการทำความเย็นไม่ได้เกิดขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปและในตัวกลางที่เป็นก๊าซ แต่ในทันทีทันใดและด้วยการใช้ของเหลว ดังนั้นจึงเป็นไปได้ที่จะได้รับฟิล์มบนพื้นผิวของไททาเนียมซึ่งจะยึดติดแน่นกับมัน การมีอยู่ของฟิล์มประเภทนี้บนพื้นผิวทำให้มีความแข็งแรงและทนต่อการเสียดสีเพิ่มขึ้น 15-100 เท่า

ข้อต่อ

ในบางกรณีผลิตภัณฑ์ไททาเนียมเป็นส่วนหนึ่งของขนาดใหญ่การออกแบบ นี่แสดงให้เห็นว่ามีความจำเป็นต้องเชื่อมต่อวัสดุต่างๆ

ในการเชื่อมต่อผลิตภัณฑ์จากวัตถุดิบนี้ ใช้วิธีหลักสี่วิธี วิธีหลักคือการเชื่อม การประสาน ยังใช้วิธีการเชื่อมต่อทางกลที่เกี่ยวข้องกับการใช้หมุดย้ำและข้อต่อแบบเกลียว จนถึงปัจจุบัน วิธีการประมวลผลหลักสำหรับการเชื่อมต่อผลิตภัณฑ์เป็นโครงสร้างเดียวคือการเชื่อมในสภาพแวดล้อมก๊าซเฉื่อยหรือฟลักซ์แบบพิเศษที่ปราศจากออกซิเจน.

สำหรับการบัดกรี วิธีนี้ใช้เฉพาะในกรณีที่การเชื่อมเป็นไปไม่ได้หรือไม่สามารถทำได้ กระบวนการนี้ซับซ้อนโดยปฏิกิริยาเคมีบางอย่างที่เกิดขึ้นจากการบัดกรี หากต้องการเชื่อมต่อกับสลักเกลียวหรือหมุดย้ำ คุณจะต้องใช้วัสดุพิเศษด้วย