Новости

Новости

Механические методы очистки и обработки заготовок и полуфабрикатов из титановых сплавов


Механическая очистка заготовок и полуфабрикатов из титана и его сплавов так же, как и травление, преследует различные пели:
- предотвращение повреждения и разрушения поверхности заготовки при последующей обработке давлением;
- удаление дефектной поверхности, препятствующей нанесению и эффективному применению защитных покрытий;
- удаление перед термической обработкой с поверхности титановых заготовок технологической смазки, взаимодействующей при повышенной температуре с металлом;
- удаление с поверхности полуфабрикатов и деталей дефектов и загрязнений, препятствующих контролю и испытаниям при приемке.
Процессы механической очистки могут быть подразделены на три группы: 1) с отделением стружки, 2) с отделенном пыли, 3) с дроблением хрупкого поверхностного слоя без отделения частиц обрабатываемого металла.
Основные процессы очистки поверхности с отделением стружки — точение, строгание и фрезерование.
Общие режимы резания титана и его сплавов определяются их свойствами. Вследствие очень небольшой зоны контакта резца с металлом в ней выделяется значительное количество тепла. Удельная работа резания весьма велика, она пропорциональна критическому напряжению сдвига и величине относительной деформации до момента разрушения металла. У титановых сплавов вследствие низкой теплопроводности с повышением скорости резания температура в очаге резания нарастает значительно интенсивнее, чем при резании стали. Если при резании стали в контактной области температура достигает 300—350° С, то при резании титана в тех же условиях температура превышает 1100—1200° С. Это приводит к перегреву стружки, ее сильному окислению, а иногда воспламенению; частицы титана привариваются к инструменту, затупляют его режущие кромки, что вызывает рост усилия резания и дальнейшее повышение температуры. Наличие на очищаемой резанием поверхности титанового сплава твердого газонасыщенного слоя еще более затрудняет процесс резания и приводит к быстрому износу контактных поверхностей резцов. Поэтому при очистке поверхности титана резанием необходимо вершину резца располагать на глубине, превышающей толщину газонасыщенного слоя, или по крайней мере избегать попадания ее в зону повышенной твердости.
При резании титана и его сплавов следует принимать активные меры для снижения температуры на рабочей поверхности резца с целью уменьшения его износа, налипания и приварки к нему металла.
Радикальным средством является небольшое повышение температуры металла (до 300—400° С). При этом у большинства титановых сплавов сопротивление сдвигу снижается почти в два раза при незначительном окислении, вязкость становится несколько ниже, чем при комнатной температуре, и сопротивление резанию резко уменьшается, что позволяет повысить скорость резания титана и его сплавов в несколько раз. Нагрев поверхности металла на глубину, необходимую для резания, осуществляется от индуктора, перемещающегося впереди резца.
Применение подогрева зоны резания ограничено условием получения неокисленной стружки, которая возвращается в шихту для выплавки слитков. Такая стружка загрязняет выплавляемый металл кислородом и существенно влияет на его свойства.
Другой путь снижения температуры в очаге резания — интенсификация отвода тепла или охлаждения лезвия резца. Хорошие результаты были получены при применении в качестве смазочно-охлаждающих жидкостей сульфуризованных и растворимых масел и углекислоты (сухого льда). За последнее время получили развитие способы интенсивного отвода тепла от инструмента аэрозолями воды и масел, обладающими высокой охлаждающей способностью. Однако загрязнение стружки охлаждающими составами ограничивает ее применение в качестве шихты или вызывает необходимость трудоемкой очистки травлением и обезжириванием. Чаще ограничиваются охлаждением воздухом или аэрозолем воды.
Больше всего затруднен отвод тепла от лезвия резца при торцовом фрезеровании, точении на токарных и карусельных станках, вследствие длительной работы резца и кратковременных пауз. В лучших условиях находятся резцы строгальных станков.
В настоящее время начали применять способ ротационного точения, при котором резец вращается, благодаря чему контакт режущего участка с обрабатываемым металлом становится кратковременным и он не успевает перегреваться, а во время нерабочей части оборота интенсивно охлаждается.
Материал резцов для обработки титана и титановых сплавов имеет важное значение. Обработка титана и его сплавов при отсутствии заметного, обычно весьма твердого газонасыщенного слоя, возможна резцами из высококачественных быстрорежущих сталей. Однако производительность металлорежущих станков при работе с такими резцами в 4—10 раз меньше, чем в случае применения резцов из карбида вольфрама.
В отечественной практике для обработки титана и его сплавов обычно пользуются резцами из твердого сплава ВК8. Сплав ВК8 обладает удовлетворительной пластичностью, но довольно часто разрушается при работе, в особенности при обточке заготовок с толстым газонасыщенным слоем. Применяются также резцы из сплава Т15К6.
Основные механические процессы с отделением стружки (обдирка, точение, строгание и фрезерование) различаются как по чистоте получаемой поверхности, так и по режимам резания.