Исследование метода контроля поверхности и обработки титановых сплавов
В этой статье анализируются причины распространенных дефектов поверхности титанового сплава в процессе механической обработки, систематически обсуждаются ключевые материальные факторы, влияющие на его производительность резания, а также суммируются меры по оптимизации токарной обработки, сверления, нарезания резьбы и других процессов обработки с целью предоставить справочную информацию для разработки процессов обработки титанового сплава с высокой и высокой стабильностью.
I. Анализ типичных дефектов при травлении и поверхностной обработке титановых сплавов
В процессах травления и обработки поверхности титановых сплавов распространенными дефектами и механизмами их возникновения являются следующие:
1. Чрезмерная-коррозия
После травления на поверхности появляются ямки, неровности или границы зерен. К основным причинам относятся: дисбаланс соотношения плавиковой кислоты (HF) и азотной кислоты (HNO3) в травильном растворе, особенно высокая концентрация HF или недостаточная окислительная способность HNO3; И долгое время маринования. Ключевые моменты контроля процесса заключаются в следующем: строго контролировать пропорцию травильного раствора и регулярно наблюдать за состоянием поверхности во время работы со скоростью «(1 ~ 4) мин/мм» в зависимости от толщины и времени работы-детали.
2. Висячий пепел
Относится к остаткам серо-коричневого оксида, прилипшим к поверхности после травления. Причина в том, что прикрепления, образовавшиеся в результате реакции, не успевают вовремя отделиться от матрицы или последующее-промывание не является тщательным. Меры по улучшению включают в себя: встряхивание заготовки во время травления для облегчения осыпания; После травления высокоскоростной поток воды, смешанный со сжатым воздухом и деионизированной водой, используется для сильной промывки, чтобы обеспечить чистоту поверхности.
3. Накипь не удалена
Это показывает, что локальный первоначальный оксидный слой сохраняется. Причин этого дефекта много, к ним могут относиться: удаление нечистого масла при предварительной обработке, недостаточное время для обработки расплавленными солями (кипение щелочи), снижение активности травильного раствора или низкая температура. При проверке следует проверять поэлементно в порядке «предварительная-обработка → обработка расплавленными солями → травление», а при необходимости в качестве вспомогательной предварительной-обработки можно добавить процесс пескоструйной обработки.
4. Полосатый пегий
Неравномерная обтекаемость или разница в цвете блоков, обычно из-за плохой однородности реакции. Это можно улучшить, усилив относительное движение детали-в травильном растворе и подняв соответствующую температуру травления (например, доведя ее до комнатной температуры).
5. Запоздалая пегая (стареющая пегая)
Часть заготовки-прошла проверку травления и хранилась в течение определенного периода времени, на поверхности появились новые пятна. Это явление может быть связано с синергическим действием остаточной кислой среды, коррозионной активности и остаточного напряжения заготовки. Микроскопическая морфология отличается от обычной коррозии и обычно не влияет на эксплуатационные характеристики. Его можно удалить повторным кратковременным-травлением, однако вакуумная обработка дегидрированием после вторичного травления должна быть усилена для нагруженных деталей.
II. Материальные факторы, влияющие на обрабатываемость титановых сплавов
Сложность обработки титановых сплавов обусловлена их уникальными физико-химическими свойствами:
· Низкая теплопроводность: теплопроводность составляет около 1/3 теплопроводности стали, а тепло резки концентрируется на кончике инструмента, что приводит к повышению температуры (эксперименты показывают, что температура кончика инструмента может достигать в 2–3 раза температуры резки стали), ускоряя износ инструмента.
· Низкий модуль упругости: обработанная поверхность имеет большой отскок во время обработки, особенно для тонкостенных деталей, что ухудшает взаимодействие между боковой поверхностью и заготовкой и может легко вызвать абразивный износ и поломку кромки.
· Высокая химическая активность: очень легко вступать в реакцию с O, H, N и другими элементами при высокой температуре с образованием затвердевшего слоя,-богатого кислородом, который обладает значительной пластичностью и усугубляет повреждение инструмента.
· Организационные свойства: в отожженном состоянии обрабатываемость титановых сплавов типа -; + тип указан; Сплавы типа Бета-обладают высокой прочностью и хорошей прокаливаемостью, но обрабатываемость у них худшая. Учитывая вышеперечисленные характеристики, необходимо принимать систематические меры по выбору материала инструмента, параметрам резания и охлаждению.
III. Ключевые моменты типовой технологии обработки титанового сплава
1. Точение и растачивание
· Токарная обработка: Основными проблемами являются высокая температура, износ инструмента и пружинение. Для черновой обработки и непрерывного резания рекомендуется использовать инструменты из цементированного карбида (например, YG); Для токарной обработки или резки следует использовать инструменты из быстрорежущей-стали. Основной принцип заключается в обеспечении непрерывной подачи во избежание прерываний резки. В качестве охлаждающей жидкости рекомендуется использовать 5% водный раствор нитрата натрия или 1/20 растворимую масляную эмульсию.
· Скучно: относится к категории отделки. Необходимо уделять особое внимание жесткости прижима тонко-деталей, чтобы предотвратить деформацию и обеспечить достаточное охлаждение во избежание ожогов.
2. Бурение
Сложность заключается в сложности намотки микросхемы и отвода тепла. Требования к процессу: используйте острое сверло с короткой-режущей кромкой, реализуйте низкую-скорость, принудительную подачу и обеспечивайте полное внутреннее охлаждение на протяжении всего процесса. Категорически запрещается простаивать в процессе сверления, при сверлении глубоких отверстий следует регулярно вынимать фрезу и удалять стружку. При сверлении сквозного-отверстия фрезу следует вытащить для очистки перед просверливанием, а на заключительном этапе использовать принудительную подачу для сглаживания стенки отверстия.
3. Постукивание
Это один из сложных процессов, и метчик легко сломать из-за плохого удаления стружки и усадки материала. Технологические контрмеры: Уделить приоритетное внимание обработке глубоких глухих отверстий; Улучшить конструкцию метчика (например, шлифовать заднюю кромку и открыть канавку для осевого отвода стружки); Используйте оксидированные, азотированные или хромированные краны с-покрытием. При нарезании резьбы рекомендуется использовать специальную режущую пасту или масло для резки под высоким давлением.
4. Распиловка
Используется высокоскоростное-ножовочное полотно с грубыми зубьями (шаг 4,2–8,5 мм подходит для прутков), а шаг выбирается в зависимости от толщины заготовки в пределах 2,5–25,4 мм при распиловке ленточной пилой (большой шаг выбирается для толстых материалов). Во время обработки требуются принудительная подача и непрерывное охлаждение, а также используется низкая скорость ленты.
5. Электроэрозионная обработка (ЭЭО).
Разрядный зазор между электродом-инструментом и заготовкой необходимо сохранять (0,005-0,05 мм при чистовой обработке, 0,1-0,4 мм при черновой обработке). В качестве электродных материалов рекомендуются медь или цинк, а технологическая жидкость должна хорошо циркулировать для удаления шлака.
IV. Заключение
На обработку титанового сплава влияют характеристики материала, выбор инструмента, настройка параметров и условия охлаждения. В реальном производстве необходимо оптимизировать параметры каждого процесса в соответствии с конкретным номером сплава, структурой детали и требованиями к точности, а также строго контролировать окна процесса предварительной-обработки и травления, чтобы эффективно избегать дефектов и достигать эффективной и точной обработки.
