Технологія шліфування матеріалу титанового сплаву

Титанові сплави широко використовуються в аерокосмічній галузі, медичних пристроях, автомобілях та інших галузях завдяки своїм відмінним механічним властивостям і стійкості до корозії. Однак через високу міцність і низьку теплопровідність процес шліфування титанового сплаву є відносно складним і вимагає ряду точних процесів і технічних засобів. У цій статті будуть розглянуті ключові процеси шліфування титанового сплаву з метою підвищення ефективності обробки, зниження витрат і забезпечення якості обробки.
Розуміння властивостей титанових сплавів має вирішальне значення для розробки відповідних стратегій шліфування. Титановий сплав має низьку теплопровідність, високий коефіцієнт теплового розширення та високу твердість, що дозволяє легко створювати високі температури під час шліфування та підвищує ризик зносу інструменту. Тому необхідно ретельно підбирати абразиви та охолоджуючі рідини, а параметри шліфування регулювати відповідно до особливих властивостей титанових сплавів.

Типи титанових сплавів умовно поділяються на три категорії: альфа-титанові сплави, бета-титанові сплави та альфа + бета-титанові сплави. Він має невелику питому вагу, високу питому міцність, стійкість до високих температур, стійкість до корозії, супер пам'ять, немагнітний, низький модуль пружності та хорошу біосумісність. Ця серія чудових властивостей дозволяє застосовувати його в широкому діапазоні сфер. Температура плавлення титану становить 1668 градусів, а температура кипіння - 3400 градусів, що вище, ніж у залізо-нікелю. Тому його легка термостійкість стала його чудовою основою, і він може працювати при 500 градусах протягом тривалого часу. Довготривала робоча температура нового титанового сплаву ще вища, а його міцність у 10 разів вища, ніж у алюмінієвого сплаву при 300-350 градусах. Міцність зазвичай використовуваних + титанових сплавів досягає 1,2 ГПа, питома вага становить 0,44 МПа, а питома міцність становить 23-27, що вище, ніж у легованої сталі. Міцність на розрив титанового сплаву може перевищувати 1,5 ГПа, і для його обробки необхідно прикладати велике зусилля. Це типовий складний для обробки матеріал.

Теплопровідність титану становить 0.036cal, а теплопровідність титанового сплаву TC11 ще гірша. Модуль пружності титану становить приблизно 1/2 модуля пружності сталі. Має високу пружність і схильність до вібрації під час обробки.
Титанові сплави містять кисень, водень, азот, вуглець, іноді кремній, залізо та інші домішкові елементи. Ці елементи вступають у сильні реакції та існують у кристалічній решітці в проміжках, що може підвищити міцність титанового сплаву та зменшити пластичність, навіть погіршити в’язкість до руйнування, в’язкість при низьких температурах, міцність на втому, стійкість до корозії, холодне формування та зварюваність. Титанові сплави мають надзвичайно високі хімічні властивості при високих температурах. При певній температурі шліфування титан утворює захисну плівку від окислення і азотування, яка твердне і робить поверхневий шар крихким, знижує еластичність, підвищує ступінь зміцнення і полегшує зчеплення при шліфуванні. , засмічуючи шліфувальний круг, викликаючи перегрів шліфування та погіршення цілісності поверхні.

►Для шліфування титанового сплаву шліфувальний круг повинен мати невелику адгезію, малий знос, його нелегко забиватися та низьку температуру шліфування.
В основному це стосується розміру частинок абразиву та форми та розміру зв’язувальної структури. Звичайні шліфувальні круги складаються з абразивної зв'язки і пор. Функція абразиву полягає в шліфуванні обробленого матеріалу для формування поверхні, яка відповідає вимогам. Функція зв’язуючого агента полягає в тому, щоб з’єднати абразиви разом для формування певної форми та твердості, щоб абразиви могли підтримувати стабільну траєкторію під час процесу шліфування та могли самостійно від’єднатися. Пори служать для видалення стружки в процесі подрібнення, забезпечують охолодження і змащення. Звичайні абразиви включають корунд (глинозем) і карбід кремнію. Для шліфування титанових сплавів слід застосовувати шліфувальні круги з карбіду кремнію.

► Шліфувальний круг
Шліфування кругів — це звичайний процес шліфування титанового сплаву, перевага якого полягає в тому, що він може виконувати велику кількість завдань шліфування за відносно короткий проміжок часу. Під час шліфування необхідно вибрати відповідний матеріал шліфувального круга та розмір частинок, а також параметри шліфування машини, такі як швидкість шліфування, швидкість подачі та глибина різання. У той же час необхідно звернути увагу на забезпечення охолодження та змащування шліфувального круга, щоб уникнути таких проблем, як термічні тріщини через перегрів.
► Електроерозійна обробка
Електроерозійна обробка — це технологія мікрообробки, яка дозволяє виконувати завдання високоточного шліфування. Він забезпечує тонке подрібнення шляхом генерації високочастотних розрядів на поверхні титанових сплавів для відшарування дрібних частинок. У порівнянні з традиційними процесами шліфування EDM має незрівнянні переваги, такі як уникнення термічного пошкодження та зменшення сили різання. Однак його недоліком є ​​низька швидкість обробки, тому він підходить для випадків, коли пред’являються високі вимоги до точності шліфування та невеликих серій виробництва.

Таким чином, шліфування титанового сплаву є складним і критичним процесом, який вимагає від операторів глибокого матеріалознавства та досвіду обробки. Ретельно підбираючи шліфувальні інструменти, регулюючи параметри шліфування, контролюючи якість поверхні та впроваджуючи технологію точної обробки, ефективність і точність шліфування титанового сплаву можна ефективно покращити. У майбутньому, з безперервним розвитком матеріалознавства та технологій обробки, вважається, що технологія обробки шліфування титанових сплавів започаткує більше інновацій та проривів, забезпечуючи більш надійну підтримку для застосування титанових сплавів у різних областях.