Controle de superfície e método de processamento de usinagem de liga de titânio

Neste artigo, as causas de defeitos superficiais comuns da liga de titânio no processo de usinagem são analisadas, os principais fatores materiais que afetam seu desempenho de corte são discutidos sistematicamente e as medidas de otimização de torneamento, furação, rosqueamento e outros processos de usinagem são resumidas, visando fornecer referência para a formulação de processos de usinagem de alta e alta estabilidade de liga de titânio.

I. Análise de defeitos típicos na decapagem e tratamento superficial de ligas de titânio

Nos processos de decapagem e tratamento de superfície de ligas de titânio, os defeitos comuns e seus mecanismos de geração são os seguintes:

1. Excesso de-corrosão

Após a decapagem, a superfície apresenta sulcos, irregularidades ou limites de grãos ficam expostos. As principais causas incluem: o desequilíbrio da proporção de ácido fluorídrico (HF) para ácido nítrico (HNO₃) na solução de decapagem, especialmente a alta concentração de HF ou a insuficiente capacidade de oxidação do HNO₃; E longos tempos de decapagem. Os pontos-chave do controle do processo são os seguintes: controlar rigorosamente a proporção da solução de decapagem e observar o estado da superfície regularmente durante a operação de acordo com a taxa de "(1 ~ 4) min/mm" de acordo com a espessura e o tempo da peça de trabalho-.

2. Cinza Pendurada

Refere-se ao resíduo de óxido cinza-marrom aderido à superfície após a decapagem. A razão é que os anexos gerados pela reação não conseguem se separar da matriz a tempo ou o enxágue-de acompanhamento não é completo. As medidas de melhoria incluem: agitar a peça durante a decapagem para promover a queda; Após a decapagem, o fluxo de água-de alta velocidade misturado com ar comprimido e água deionizada é usado para uma lavagem forte para garantir que a superfície esteja limpa.

3. Escala não removida

Isso mostra que a camada de óxido original local permanece. Existem muitas razões para este defeito, que podem envolver: remoção de óleo impuro no pré-tratamento, tempo insuficiente para tratamento com sal fundido (ebulição alcalina), diminuição da atividade da solução de decapagem ou baixa temperatura. Na verificação, deve-se verificar item por item na ordem "pré-tratamento → tratamento com sal fundido → decapagem", e se necessário, um processo de jato de areia pode ser adicionado como pré-tratamento auxiliar.

4. Malhado listrado

Agilização irregular ou bloqueio de diferença de cor, geralmente devido à baixa uniformidade da reação. Ele pode ser melhorado fortalecendo o movimento relativo da peça-de trabalho na solução de decapagem e a temperatura de decapagem apropriada (como cair para a faixa de temperatura ambiente).

5. Malhado retardado (malhado envelhecido)

Parte da peça -de trabalho na inspeção de decapagem e armazenada por um período de tempo, a superfície apareceu novos pontos. Este fenômeno pode estar relacionado ao efeito sinérgico do meio ácido residual, corrosividade e tensão residual da peça-de trabalho. A morfologia microscópica é diferente da corrosão convencional e geralmente não afeta o desempenho do serviço. Ele pode ser removido novamente por decapagem-de curto prazo, mas o tratamento de desidrogenação a vácuo após a decapagem secundária deve ser reforçado para as partes tensionadas.

II. Fatores materiais que afetam a usinabilidade de ligas de titânio

A dificuldade de usinar ligas de titânio decorre de suas propriedades físicas e químicas únicas:

    · Baixa condutividade térmica: A condutividade térmica é cerca de 1/3 da do aço, e o calor de corte concentra-se na ponta da ferramenta, resultando em um aumento de temperatura (experimentos mostram que a temperatura da ponta da ferramenta pode atingir 2 a 3 vezes a do corte de aço), acelerando o desgaste da ferramenta.

· Baixo módulo de elasticidade: A superfície processada tem um grande ressalto durante o processamento, especialmente para peças-de paredes finas, o que agrava a relação entre o flanco e a peça de trabalho e é fácil de causar desgaste abrasivo e quebra de borda.

· Alta atividade química: É muito fácil reagir com O, H, N e outros elementos em alta temperatura para formar uma camada endurecida-rica em oxigênio, que tem plasticidade significativa e agrava os danos à ferramenta.

· Propriedades organizacionais: no estado recozido, a usinabilidade de ligas de titânio do tipo -; + tipo seguido; As ligas do tipo-beta têm alta resistência e boa temperabilidade, mas sua usinabilidade é pior. Diante das características acima, é necessário tomar medidas sistemáticas desde a seleção do material da ferramenta, parâmetros de corte e resfriamento.

III. Pontos-chave da tecnologia de usinagem típica de liga de titânio

1. Torneamento e chato

· Torneamento: Os principais desafios são altas temperaturas, desgaste de ferramentas e retorno elástico. Usinagem de desbaste e corte contínuo são recomendados para usar ferramentas de metal duro (como YG); Ferramentas de aço rápido-devem ser usadas para torneamento ou corte. O princípio fundamental é forçar a alimentação contínua para evitar interrupções no corte. O refrigerante é recomendado para usar solução aquosa de nitrato de sódio a 5% ou emulsão de óleo solúvel 1/20.

· Furação: Pertence à categoria de acabamento. É necessário focar na rigidez de fixação de peças-de paredes finas para evitar deformações e garantir resfriamento suficiente para evitar queimaduras.

2. Perfuração

A dificuldade está na dificuldade de enrolamento do cavaco e na dissipação de calor. Requisitos do processo: use pontas curtas-de arestas afiadas, implemente alimentação forçada de baixa-velocidade e forneça resfriamento interno completo durante todo o processo. É estritamente proibido ficar ocioso durante o processo de perfuração, e a fresa deve ser retirada e os cavacos devem ser removidos regularmente para perfuração profunda. Perfurando o-furo passante, a fresa deve ser retirada para limpar antes da penetração, e a etapa final é usar alimentação forçada para alisar a parede do furo.

3. Tocar

É um dos processos difíceis e é fácil quebrar o macho devido à má remoção de cavacos e ao encolhimento do material. Contramedidas tecnológicas: Priorizar o processamento de furos cegos profundos; Melhorar a estrutura do macho (como retificar a borda posterior e abrir a ranhura axial de descarga de cavacos); Use torneiras oxidadas, nitretadas ou-cromadas para morder. Recomenda-se o uso de pasta de corte especial ou óleo de corte de extrema pressão ao rosquear.

4. Serrar

É usada-lâmina de serra de alta velocidade com dentes grossos (passo 4,2 ~ 8,5 mm é adequado para barras), e o passo é selecionado de acordo com a espessura da peça de trabalho entre 2,5 ~ 25,4 mm ao serrar com serra de fita (passo grande é selecionado para materiais grossos). Alimentação forçada e resfriamento contínuo são necessários durante o processamento, e é utilizada baixa velocidade da esteira.

5. Usinagem por Descarga Elétrica (EDM)

A folga de descarga entre o eletrodo da ferramenta e a peça de trabalho precisa ser mantida (0,005-0,05 mm para usinagem de acabamento, 0,1-0,4 mm para usinagem de desbaste). Cobre ou zinco são recomendados como materiais de eletrodo, e o fluido de processamento precisa ser bem circulado para remover a escória.

4. Conclusão

A usinagem da liga de titânio é afetada pelo acoplamento das características do material, seleção da ferramenta, configuração de parâmetros e condições de resfriamento. Na produção real, é necessário otimizar os parâmetros de cada processo de acordo com o número específico da liga, estrutura da peça e requisitos de precisão, e controlar rigorosamente as janelas do processo de pré-tratamento e decapagem, de modo a evitar defeitos de forma eficaz e obter usinagem eficiente e precisa.