Procesamiento del titanio: propiedades iniciales del material, dificultades y tipos de procesamiento, principio de funcionamiento, técnicas y recomendaciones de especialistas

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2024-01-02 13:53

Hoy existe un grupo de metales para los cuales es necesario crear condiciones especiales antes de comenzar a trabajar con ellos. El mecanizado de titanio entra en esta categoría de trabajo. Todas las dificultades y características del proceso se deben a que este material se caracteriza por una mayor dureza.

Descripción

El titanio se caracteriza por ser muy fuerte, tener un color plateado y además ser extremadamente resistente al proceso de oxidación. Debido al hecho de que se forma una película de TiO_{2 en la superficie del metal, tiene una buena resistencia a todas las influencias externas. Solo la influencia de sustancias que contienen álcali en su composición puede afectar negativamente las propiedades del titanio. En contacto con estos productos químicos, la materia prima pierde sus características de resistencia.}

Debido a la alta resistencia del producto, al tornear titanio, es necesario utilizar una herramienta de aleación ultra dura y otras condiciones especiales cuando se trabaja en un torno CNC.

¿Qué debo tener en cuenta al procesar?

Si es necesario trabajar con titanio, se deben tener en cuenta las siguientes propiedades:

• El primero se pega. Mecanizar titanio con un torno crea altas temperaturas, lo que hace que el material se derrita y se adhiera a la herramienta de corte.
• Durante el procesamiento, también se genera polvo fino disperso. Puede detonar y, por lo tanto, es muy importante seguir estrictamente todas las normas de seguridad durante el funcionamiento.
• Para llevar a cabo el proceso de corte de alta calidad de un metal tan resistente, se necesita una herramienta que pueda proporcionar el modo adecuado.
• También es necesario seleccionar una herramienta especial para cortar porque el titanio se caracteriza por una baja conductividad térmica.

Después de terminar el procesamiento de titanio, la pieza terminada generalmente se calienta, después de lo cual se deja enfriar al aire libre. Por lo tanto, se crea una película protectora en la superficie del material, que se describió anteriormente.

Clasificación de los métodos de procesamiento

Para cortar dichas materias primas, se necesita una herramienta especial, así como un torno CNC. El proceso en sí se divide en varias operaciones, cada una de las cuales se lleva a cabo según su propia tecnología.

En cuanto a las operaciones en sí, pueden ser básicas, intermedias o preliminares.

Al procesar titanio en máquinas, debe recordar que en este momento se producen vibraciones. Para parcialmentePara resolver este problema, puede sujetar la pieza de trabajo en varias etapas y también hacerlo lo más cerca posible del husillo. Para reducir la influencia de la temperatura en el proceso de mecanizado, se recomienda utilizar fresas de metal duro de grano fino sin recubrimiento y plaquitas especiales de PVD. Aquí vale la pena prestar atención al hecho de que durante el procesamiento de titanio por corte, del 85 al 90% de toda la energía se convertirá en calor, que será absorbido por las virutas, la pieza de trabajo procesada, los cortadores y el líquido. que está destinado a la refrigeración. Por lo general, la temperatura en el área de trabajo alcanza los 1000-1100 grados centígrados.

Ajustar parámetros de procesamiento

Al procesar un material tan resistente, hay que tener en cuenta tres parámetros principales:

• ángulo de fijación de la herramienta de trabajo;
• velocidad de avance;
• velocidad de corte.

Si ajusta estos parámetros, puede usarlos para cambiar la temperatura de procesamiento. Bajo diferentes modos de procesamiento, se observan diferentes parámetros de estas características.

Para el pretratamiento con un corte de la capa superior de hasta 10 mm, se permite un margen de 1 mm. Para trabajar en este modo, se suelen configurar los siguientes parámetros. En primer lugar, el ángulo de fijación es de 3 a 10 mm, y en segundo lugar, la velocidad de avance es de 0,3 a 0,8 mm, y la velocidad de corte se establece en 25 m/min.

Una versión intermedia del procesamiento de titanio consiste en cortar la capa superior de 0,5 a 4 mm, así como en la formación de una capa uniforme con un margen de 1 mm. Ángulo de fijación 0,5-4 mm, dimensión de avance 0,2-0,5 mm, velocidad de avance 40-80 m/min.

La principal opción de procesamiento es la eliminación de una capa de 0,2-0,5 mm, así como la eliminación de los márgenes. La velocidad de trabajo es de 80-120 m/min, el ángulo de fijación es de 0,25-0,5 mm y la velocidad de avance es de 0,1-0,4 mm.

También es muy importante tener en cuenta aquí que el mecanizado de titanio en dicho equipo siempre se lleva a cabo solo cuando se suministra una emulsión de enfriamiento especial. La sustancia se suministra bajo presión a la herramienta de trabajo. Esto es necesario para crear un modo de operación de temperatura normal.

Herramienta de procesamiento

Los requisitos para la herramienta de procesamiento de materiales son bastante altos. En la mayoría de los casos, el procesamiento de titanio y aleaciones se lleva a cabo con cortadores que tienen cabezales extraíbles y se instalan en máquinas CNC. Durante el funcionamiento, la herramienta de trabajo está sujeta a un desgaste abrasivo, adhesivo y difuso. Se debe prestar especial atención al desgaste difuso, ya que en este momento tiene lugar el proceso de disolución tanto del material de corte como de la pieza bruta de titanio. Estos procesos son más activos si la temperatura está en el rango de 900 a 1200 grados Celsius.

Requisitos de herramientas

Una característica del procesamiento de titanio es también que es necesario seleccionar una herramienta de trabajo según el modo de operación seleccionado.

Para trabajar en modo preliminar, los insertos más utilizados son iC19 redondos o cuadrados. Estas placas están hechas de una aleación especial, que está marcada como H13A y no tiene recubrimiento.

Para procesar con éxito el titanio de forma intermedia, ya es necesario utilizar solo plaquitas redondas de la misma aleación H13A o de la aleación GC1155 con un recubrimiento de PDV.

Para el método de procesamiento básico más responsable, se utilizan boquillas redondas con filos afilados, que están hechas de aleaciones H13A, GC 1105, CD 10.

Es importante agregar que cuando se mecaniza en tornos CNC, se permite la menor desviación de la forma de la pieza que se especificó en los términos de referencia. La mayoría de las veces, los elementos hechos de dicha aleación no tienen desviaciones de la norma en absoluto.

Problema de procesamiento principal

El principal problema encontrado en el procesamiento de esta materia prima es el pegado y el rayado en la herramienta. Debido a esto, el tratamiento térmico del titanio es muy difícil. Además, muchos problemas son causados por el hecho de que el metal tiene una conductividad térmica muy baja. Debido al hecho de que otros metales resisten el calor mucho más débilmente, cuando entran en contacto con el titanio, a menudo forman una aleación. Esta es la razón principal del rápido desgaste de la herramienta. Para reducir un poco las raspaduras y adherencias, así como para desviar parte del calor generado, los expertos recomiendan hacer lo siguiente:

• Primero, debes usar refrigerante;
• en segundo lugar, al afilardeben utilizarse piezas de trabajo, por ejemplo, herramientas de los mismos materiales pesados;
• en tercer lugar, al procesar materias primas con cortadores, la velocidad se reduce significativamente para reducir el calor.

Oxidación y nitruración de titanio

Vale la pena comenzar con la nitruración de titanio, ya que este tipo de tratamiento es mucho más difícil que la oxidación. El proceso tecnológico es el siguiente. El producto de titanio se calienta a 850-950 grados centígrados, después de lo cual la pieza debe colocarse en un ambiente con gas nitrógeno puro durante varios días. Posteriormente, se forma una película de nitruro de titanio en la superficie del elemento, debido a las reacciones químicas que tendrán lugar durante estos días. Si todo salió bien, aparecerá una película de color dorado en el titanio, que se distinguirá por una mayor resistencia y resistencia a la abrasión.

En cuanto a la oxidación del titanio, el método es muy común y pertenece, como el anterior, al tratamiento térmico del titanio. El comienzo del proceso no es diferente de la nitruración, la pieza debe calentarse a una temperatura de 850 grados centígrados. Pero el proceso de enfriamiento no se produce de forma gradual y en un medio gaseoso, sino de forma brusca y con la utilización de un líquido. Así, es posible obtener una película sobre la superficie del titanio, que quedará firmemente adherida a ella. La presencia de este tipo de película en la superficie aumenta la fuerza y la resistencia a la abrasión entre 15 y 100 veces.

Piezas de conexión

En algunos casos, los productos de titanio forman parte de una grandiseños Esto sugiere que es necesario conectar diferentes materiales.

Para conectar productos de esta materia prima, se utilizan cuatro métodos principales. El principal es la soldadura, también se utiliza la soldadura fuerte, un método de conexión mecánica que implica el uso de remaches y conexiones atornilladas. Hasta la fecha, el principal método de procesamiento para conectar productos en una estructura es la soldadura en un entorno de gas inerte o fundentes especiales libres de oxígeno..

En cuanto a la soldadura, este método se usa solo si la soldadura es imposible o poco práctica. Este proceso se complica por algunas reacciones químicas que ocurren como resultado de la soldadura. Para realizar una conexión mecánica con pernos o remaches, también necesitará utilizar un material especial.