Titanlegierung ist schwer zu verarbeiten. Wie wählt man Legierungswerkzeugmaterial aus? Auswahl des Titanlegierungs-Schneidprozesses, Auswahl der Shuo-Präzisionswerkzeugmaterialeigenschaften in der Fertigungsindustrie, bei der Verarbeitung von Titanlegierungsmaterialien kommt es häufig vor, und aufgrund der Eigenschaften von Titan ist die Verarbeitung äußerst schwierig;Im Vergleich zu gewöhnlichen Metallen weisen Titanlegierungen eine bessere Festigkeit, Zähigkeit, Duktilität sowie eine bessere Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit auf.Dies führt dazu, dass Titanlegierungen in der Luft- und Raumfahrt, Automobilindustrie, chemischen und medizinischen Geräten und anderen Bereichen weit verbreitet sind.Die Beschichtung von Bearbeitungswerkzeugen aus Titanlegierung spielt auch bei Schneidwerkzeugen eine gute Rolle. Eine gute Beschichtung kann die Verschleißfestigkeit des Werkzeugs verbessern, seine Hochtemperaturhärte, Wärmeisolationsleistung, thermische Stabilität, Schlagzähigkeit usw. erheblich verbessern verbessern die Schnittgeschwindigkeit und die Lebensdauer des Werkzeugs.Titanlegierungen sind hinsichtlich Zähigkeit, Duktilität und insbesondere Festigkeit weitaus höher als andere Metallmaterialien und können eine hohe Festigkeit, gute Steifigkeit und leichte Produktteile erzeugen.In den letzten Jahren wurden Titanlegierungen häufig in Flugzeugen als Ersatz für Aluminiumlegierungen verwendet. Der Grund dafür ist, dass Titanlegierungen eine gute thermische Stabilität und Hochtemperaturfestigkeit aufweisen. Bei 300–500 ° C ist ihre Festigkeit etwa zehnmal höher als die von Aluminiumlegierungen. und die Arbeitstemperatur kann 500 ° C erreichen. Es weist eine überlegene Korrosionsbeständigkeit gegenüber Alkali, Chlorid, organischen Chlorstoffen, Salpetersäure, Schwefelsäure usw. auf. Gleichzeitig ist Titanlegierung in feuchter Umgebung und Meerwassermedium beständig gegen Lochfraß, Säurekorrosion und Spannungskorrosion übertreffen die von Edelstahl bei weitem.Produkte aus einer Titanlegierung weisen außerdem eine hohe Härte, einen hohen Schmelzpunkt, ungiftige, nichtmagnetische und andere Eigenschaften auf.Aufgrund der oben genannten Reihe hervorragender Eigenschaften werden Titanlegierungen erstmals in der Luftfahrt eingesetzt.Im Jahr 1953 verwendete die United States Douglas Company erstmals Titanmaterialien für DC2T-Triebwerksgehäuse und Feuerwände und erzielte gute Ergebnisse.Im Luft- und Raumfahrtbereich sind der Lüfter, der Kompressor, die Haut, der Rumpf und das Fahrwerk des Flugzeugtriebwerks die ersten, die Titanlegierungen als Schlüsselmaterial verwenden, wodurch das Gesamtgewicht des Flugzeugs um etwa 30–35 % reduziert wird, und Titan Die Legierung wurde auch erfolgreich auf Druckgehäuse von Atom-U-Booten, Meerwasser-Rohrleitungssystemen, Kondensatoren und Wärmetauschern, Abgasventilatorblättern, Triebwerken und Wellen, Federn und Brandschutzausrüstungen auf Flugzeugträgern, Propellern, Wasserstrahlantriebsgeräten, Rudern usw. angewendet andere Marinekomponenten.Darüber hinaus hat sich Titanlegierung aufgrund ihrer guten Biokompatibilität, Korrosionsbeständigkeit, mechanischen Eigenschaften und Verarbeitungseigenschaften zu den am besten geeigneten biomedizinischen Metallmaterialien entwickelt und wird erfolgreich in künstlichen Kniegelenken, Oberschenkelgelenken, Zahnimplantaten, Zahnwurzeln und Prothesenmetallstützen usw. eingesetzt Unter diesen wird Ti6AI4V häufig als medizinisches Implantatmaterial verwendet, und die TI3AI-2,5V-Legierung wird aufgrund ihrer guten Kaltformbarkeit, Korrosionsbeständigkeit und mechanischen Eigenschaften auch als Ersatzmaterial für Femur und Tibia in der klinischen Praxis verwendet.
Die Schwierigkeiten bei der Verarbeitung von Titanlegierungen (1) Der Verformungskoeffizient ist klein, was ein relativ offensichtliches Merkmal beim Schneiden von Titanlegierungsmaterialien ist.Beim Schneiden ist die Kontaktfläche zwischen dem Span und der vorderen Werkzeugoberfläche zu groß, der Spanweg auf der vorderen Werkzeugoberfläche ist viel größer als der allgemeine Materialspan, so dass das Gehen über einen so langen Zeitraum zu einer Beschädigung des Werkzeugs führt Verschleiß und durch die Reibung beim Walkvorgang steigt die Temperatur des Werkzeugs.(2) Die Schnitttemperatur ist hoch. Einerseits führt der zuvor erwähnte Verformungskoeffizient zu einem Teil des Temperaturanstiegs.Der Hauptaspekt der hohen Schnitttemperatur beim Schneiden von Titanlegierungen besteht darin, dass die Wärmeleitfähigkeit der Titanlegierung sehr gering ist und die Kontaktlänge zwischen dem Span und der vorderen Werkzeugoberfläche unter dem Einfluss dieser Faktoren kurz ist. Die beim Schneidvorgang entstehende Wärme lässt sich nur schwer ableiten und wird hauptsächlich in der Nähe der Werkzeugspitze gespeichert, wodurch die lokale Temperatur zu hoch ist.(3) Vibrationen im Endbearbeitungsprozess, der niedrige Elastizitätsmodul der Titanlegierung und die dynamische Schnittkraft sind die Hauptursachen für Vibrationen im Schneidprozess.(4) Die Wärmeleitfähigkeit von Titanlegierungen ist sehr gering und die beim Schneiden erzeugte Wärme lässt sich nicht leicht ableiten.Der Drehprozess von Titanlegierungen ist ein Prozess mit großer Spannung und Dehnung, der viel Wärme erzeugt, und die während der Bearbeitung erzeugte hohe Wärme kann nicht effektiv verteilt werden, während die Kontaktlänge zwischen der Schneidkante des Werkzeugs und dem Span gering ist ist kurz, so dass sich viel Wärme an der Schneidkante sammelt, die Temperatur stark ansteigt, die Klinge weicher wird und der Werkzeugverschleiß beschleunigt wird.(5) Die chemische Wirkung der Titanlegierung ist groß und bei hohen Temperaturen reagiert die Titanlegierung leicht mit dem Werkzeugmaterial, um die Bildung des Halbmonds zu beschleunigen.Der Schneidprozess von Titanlegierungen erfolgt jedoch grundsätzlich bei hohen Temperaturen.Wenn die Schneidtemperatur bis zu einem gewissen Grad hoch ist, können Moleküle wie Stickstoff und Sauerstoff in der Luft leicht chemisch mit Titanmaterialien interagieren, was zur Bildung einer spröden harten Haut führt.Darüber hinaus führt die plastische Verformung der bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks beim Schneiden von Titanmaterial zum Auftreten eines Kalthärtungsphänomens, und das Härtungsphänomen tritt auf der bearbeiteten Oberfläche des Werkstückmaterials auf.Diese Phänomene können den Verschleiß des Werkzeugs verstärken und die Dauerfestigkeit des Titanmaterials verringern.(6) Das Werkzeug ist sehr leicht zu verschleißen. Der Verschleiß des Werkzeugs ist das Ergebnis vieler umfassender Faktoren. Beim Schneiden von Titanlegierungsmaterialien kann es leicht zum Bruch des Werkzeugs kommen. Titanmaterialien weisen im Allgemeinen a auf Unter Hochtemperaturbedingungen besteht eine starke chemische Affinität zwischen den Werkzeugmaterialien, und das Werkzeug und das Titanlegierungsmaterial lassen sich bei hohen Temperaturen leicht verbinden, was dazu führt, dass die Lebensdauer des Werkzeugs zu kurz ist.Daher müssen beim Schneiden von Titanlegierungsmaterialien zwei Aspekte beachtet werden, nämlich die Aufrechterhaltung einer niedrigen Schneidtemperatur und die Verbesserung der Steifigkeit des Werkzeugs oder des zu schneidenden Materials, und das Beschichtungswerkzeug ist eine Möglichkeit, die Steifigkeit des zu verbessern Werkzeug.Aufgrund der hohen chemischen Aktivität und der geringen Wärmeleitfähigkeit der Titanlegierung ist die Schneidtemperatur im Schneidprozess hoch, die chemische Reaktion ist intensiv, das Werkzeug versagt schnell, was zu einer kurzen Werkzeuglebensdauer und hohen Verarbeitungskosten führt.Ursachen für Werkzeugverschleiß sind mechanische Reibung sowie physikalische und chemische Reaktionen unter Einwirkung von Schnittkraft und Schnitttemperatur.Angesichts der Schwierigkeit der Bearbeitung von Titanlegierungen müssen die ausgewählten Werkzeugmaterialien die Anforderungen an hohe Härte, hohe Festigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, chemische Stabilität und gute Rothärte erfüllen.Der Branchentest zeigt, dass der Verarbeitungseffekt von Titanlegierungen besser ist als bei PKD-Diamantwerkzeugen, aber aufgrund seines hohen Preises schränkt es den breiten Verarbeitungsbereich ein und durch die Optimierung der Prozessparameter kann die Schneideffizienz von Titanlegierungsmaterialien um ein Vielfaches verbessert werden gewissermaßen, aber die Bandbreite ist nicht groß;In dieser Richtung werden Hochdruck-Schneidflüssigkeits-, Niedertemperatur-Schneid- und Wärmerohr-Wärmeübertragungs-Kühlschmiermethoden untersucht
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.01.2024