Titanlegering i segheten, duktiliteten, särskilt styrkan är mycket mer än andra metallmaterial, kan skapa en enhet med hög styrka, god styvhet, lätta produktkomponenter. Under de senaste åren har titanlegering använts i stora mängder i flygplan för att ersätta aluminiumlegeringar, orsaken beror på titanlegeringens goda termiska stabilitet, hög temperaturstyrka, i 300 ~ 500 grad, dess styrka är cirka 10 gånger högre än aluminiumlegeringen, arbetstemperaturen upp till 500 grader. Överlägsen korrosionsbeständighet mot alkali, klorid, organiska föremål för klor, salpetersyra, svavelsyra, etc. Samtidigt är titanlegeringar i den fuktiga miljön såväl som havsvattenmedia, pitting korrosion, syrakorrosion, stresskorrosionsbeständighet är mycket mer än rostfritt stål. Titanlegeringsprodukter har också hög hårdhet, hög smältpunkt, icke-toxisk, icke-magnetisk och andra egenskaper.
Baserat på ovanstående serie utmärkta prestanda användes titanlegering först i luftfarten. 1953 uppnådde USA: s Douglas Company för första gången till titaninnehållande material som används i DC2T-motorbågarna såväl som brandväggar bra resultat. Inom flyg- och rymdfältet användes först titanlegering som ett nyckelmaterial i fläkten, pressplanen, huden, flygkroppen och landningsutrustningen för flygmotorer, vilket gjorde den totala viktminskningen av flygplanet till cirka 30%~ 35%. Titanlegeringar används också framgångsrikt i de tryckresistenta skal av kärnbåtar, havsvattenrörssystem, kondensatorer och värmeväxlare, avgaser, propeller och axlar, källor, brandbekämpningsutrustning på flygplan, propeller, vatten-jet-framdrivningsenheter, rudders och andra marinkomponenter. In addition, due to the titanium alloy has good biocompatibility, corrosion resistance, mechanical properties and processing performance, has become the most suitable biomedical metal materials, successfully used in artificial knee joints, femoral joints, dental implants, dental roots and denture metal brackets, etc., which is commonly used in medical implant materials Ti6Al4V, Ti3al -2. 5V -legeringar används också i kliniker som ett lager på grund av dess goda kallgjutningsegenskaper, korrosionsbeständighet och ti3al -2. 5V -legering används också som ett ersättningsmaterial för femur och tibia i klinisk praxis på grund av dess goda kalla formning, korrosionsresistans och mekaniskt.
Svårigheter vid bearbetning av titanlegeringar
(1) Små deformationskoefficient: Detta är ett relativt uppenbart drag i skärningsprocessen med titanlegeringsmaterial. I processen med skärning och bearbetning är chipets yta i kontakt med den främre bladytan för stor, och chipresor på den främre bladytan på verktyget är mycket större än det för det allmänna materialet, och i en så lång tid av promenader kommer att leda till allvarligt slitage av verktyget, och friktion inträffar också i promenader som leder till en ökning av temperaturen i verktyget.
(2) Hög skärningstemperatur: Å ena sidan kommer den lilla deformationskoefficienten som nämnts tidigare att leda till en del av temperaturökningen. Och titanlegeringsskärningsprocessens skärningstemperatur är hög huvudsakligen på grund av titanlegeringens värmeledningsförmåga är mycket liten, och chipet och verktygets främre ansiktskontaktlängd är kort, under påverkan av dessa faktorer, är värmen som genereras i skärningsprocessen svår att utföra, huvudsakligen i spetsen i avsättningen i närheten av spetsen av verktyget, vilket resulterar i en lokal temperatur är för hög.
(3) Titanlegeringens värmeledningsförmåga är mycket låg: värmen som genereras genom skärning är inte lätt att sprida. Titanlegeringsprocessen är en stor stress- och töjningsprocess, kommer att producera en stor mängd värme, vid bearbetningen av den höga värmen som genereras kan inte spridas effektivt, samtidigt stiger skärmens skärkant och kipmjukningslängden kort, så att en stor mängd värme som samlas in i skärkanten, temperaturen stiger skarpt, skärkanten av knivmjukhet, accelererande verktyg.
(4) De kemiska egenskaperna hos titanlegering är mycket stora: vid höga temperaturer är titanlegering lätt att reagera med verktygsmaterialet för att påskynda bildningen av halvmåne. Men skärningsprocessen med titanlegering utförs i princip vid höga temperaturer. När skärningstemperaturen är hög i viss utsträckning kan kväve- och syremolekylerna i luften och titanmaterial lätt ge kemiska reaktioner, vilket resulterar i generering av en spröd hård hud. Dessutom leder plastdeformationen av den bearbetade ytan på arbetsstycket under skärningsprocessen med titanmaterial till generering av kallt härdande fenomen, och härdningsfenomen inträffar på den bearbetade ytan av arbetsstyckets material. Dessa fenomen ökar verktyget slitage och minskar trötthetsstyrkan hos titanmaterialet.
(5) Verktyget är mycket enkelt att bära: Verktygslitage är resultatet av många faktorer, i skärningsprocessen med titanlegeringsmaterial är det mycket lätt att orsaka verktygsflisningsfenomen, titanmaterial under de höga temperaturförhållandena visar i allmänhet en stark kemisk affinitet mellan verktyget, det finns också högt temperaturverktyg och titanlegering är benägna att binda fenomen, som leder till den service materialet är alltför korta verktyg. Så skärning av titanlegeringsmaterial måste uppmärksamma två aspekter, är att upprätthålla en låg skärningstemperatur och förbättra styvheten hos verktyget \/ materialet som skärs, belagt verktyg är ett sätt att förbättra verktygets styvhet.
På grund av den höga kemiska aktiviteten hos titanlegeringar leder låg värmeledningsförmåga till höga skärningstemperaturer under skärningsprocessen, våldsamma kemiska reaktioner och snabb verktygsfel, vilket resulterar i kort verktygslängd och höga bearbetningskostnader. Orsakerna till verktygsslitage inkluderar mekanisk friktion och fysiska och kemiska reaktioner under verkan av skärkraft och skärningstemperatur. För svårigheten med skärning och bearbetning av titanlegering måste det valda verktygsmaterialet uppfylla kraven med hög hårdhet, hög styrka, hög värmeledningsförmåga, kemisk stabilitet och god röd hårdhet. För närvarande erkände branschen den bästa effekten av bearbetning av titanlegeringsdiamantverktyg, men på grund av dess höga pris, så de karbidbelagda verktygen upptar fortfarande huvudläget för marknaden för skärning och bearbetning av titanlegering.
Den traditionella skärteorin om att belagda verktyg inte är lämpliga för bearbetning av titanlegeringar, detta beror på den traditionella beläggningen av de flesta av den binära Tic eller ternära TICN -beläggningen, och Ti -elementet i beläggningen är mycket lätt att inträffa med arbetsstyckets affinitet och leda till snabbt fel i verktyget.ezugwn et al. använde en höghastighetsstålsubstrat CRN och TICN-beläggning och obelagd volfram- och kobolt volframkarbidverktyg på TC4 titanlegering. Studien visade att livslängden för CRN -belagda verktyg är längre än TICN -belagda verktyg och obelagda karbidverktyg. Samtidigt undersöktes de skärande experimenten av TI6A14V-titanlegering med användning av enskiktsbeläggning och flerskiktsben\/TICN\/tennbeläggning under samma skärningsförhållanden, och resultaten visade att den temperaturen som genereras av det multilagerbelagda verktyget skärning är lägre än för enskikt, och livet i verktyget är högre än det enskilda lagret.
In recent years, due to the process and method of preparing coatings in foreign countries in the continuous maturity and progress, so that the tool coating composition gradually tends to diversify, and even for each kind of workpiece material has a most suitable coating material, and the emergence of a soft coating, super-hard coating, multi-layer coating, nano-composite coatings and other coatings with better performance, so more and more coated tools have been used in high-speed cutting of Titanlegeringsarbete och visar god överlägsenhet, figur 2 visar de vanligt använda karbidbelagda verktygen under de senaste åren.
Den framtida utvecklingsriktningen för karbidbelagda verktyg
(1) Diversifiering av verktygsbeläggningskompositionen. I den enda beläggningen för att lägga till nya element (till exempel att lägga till ZR och V kommer att förbättra beläggningsslitningsresistensen, att lägga till SI kommer att förbättra beläggningens hårdhet och förhindra kemisk diffusion, att lägga till B kommer att förbättra beläggningen, att lägga till AL och CR kommer att förbättra beläggningsantioxidanten, etc.) för att förbereda en mångfacetterad verktygsbeläggningsmaterial, vilket förbättrar den totala prestandan. Beläggningsmaterial har också utvecklats från början av tenn, tialn, ticn till nuvarande tisin, tisicn, tialsin, alcrn, alcsin, tibn, crn, zrn, och så vidare dussintals beläggningsmaterial. (Figur 3) För att tillgodose de diversifierade behoven vid skärning av bearbetning kommer nya beläggningsmaterial också att ha stora möjligheter till utveckling.
(2) Skär grönt. För närvarande används Kinas bearbetning huvudsakligen i våt skärningsmetod, det vill säga i metallskärning, skärning av vätska kontinuerlig kylning, smörjning av verktyget och arbetsstyckets kontaktdelar, men ett stort antal användning av skärvätska kommer att orsaka miljöföroreningsproblem och samtidigt på grund av skärningsprocessen för skärande vätska som produceras av röken på mänsklig kropp direkt orsakar skada, kan införa en mångfald. Och från beräkningskostnadsberäkningen, reducerar vätskekonton för 14% till 16% av den totala kostnaden, kostar verktyget endast 2% till 4%. Studier har visat att om 20% av skärningsprocessen är torr bearbetad med belagda verktyg kan den totala tillverkningskostnaden sänkas med 1,6% [16]. Dessutom kan användningen av höghastighets torr skärning avsevärt förbättra bearbetningseffektiviteten, förbättra bearbetningsnoggrannheten, minska ytråheten och är mer lämplig för bearbetning av tunnväggiga delar. Oavsett om det är miljömässigt synvinkel eller från bearbetningsprestanda såväl som den ekonomiska synvinkeln, är tillverkningen av belagda verktyg som kan uppfylla de torra skärförhållandena ett viktigt utvecklingsmål för grön bearbetning.
With the "Made in China 2025" proposed, the manufacturing industry ushered in the rapid development of the application of titanium alloy will be more and more, the quality and accuracy requirements will continue to improve, how to choose the right titanium alloy cutting tools, improve machining efficiency, reduce production costs, the development of automotive, aerospace, energy, and the development of important industrial sectors and the overall level of manufacturing industry is important. Förbättringen av den övergripande nivån inom tillverkningsindustrin är av stor betydelse.
