Método de procesamiento y control de superficies del mecanizado de aleaciones de titanio

En este artículo, se analizan las causas de los defectos superficiales comunes de la aleación de titanio en el proceso de mecanizado, se analizan sistemáticamente los factores clave del material que afectan su rendimiento de corte y se resumen las medidas de optimización de torneado, taladrado, roscado y otros procesos de mecanizado, con el objetivo de proporcionar una referencia para la formulación de procesos de mecanizado de alta y alta estabilidad de la aleación de titanio.

I. Análisis de defectos típicos en el decapado y tratamiento superficial de aleaciones de titanio.

En los procesos de decapado y tratamiento de superficies de aleaciones de titanio, los defectos comunes y sus mecanismos de generación son los siguientes:

1. Sobre-corrosión

Después del decapado, la superficie presenta hoyos, irregularidades o límites de veta al descubierto. Las principales causas incluyen: el desequilibrio de la proporción de ácido fluorhídrico (HF) a ácido nítrico (HNO₃) en la solución de decapado, especialmente la alta concentración de HF o la insuficiente capacidad de oxidación del HNO₃; Y largos tiempos de decapado. Los puntos clave del control del proceso son los siguientes: controlar estrictamente la proporción de solución de decapado y observar el estado de la superficie regularmente durante la operación de acuerdo con la tasa de "(1 ~ 4) min/mm" según el espesor y el tiempo de la pieza de trabajo-.

2. Ceniza colgante

Se refiere al residuo de óxido gris-marrón adherido a la superficie después del decapado. La razón es que los archivos adjuntos generados por la reacción no logran desprenderse de la matriz a tiempo, o el siguiente-enjuague no es completo. Las medidas de mejora incluyen: agitar la pieza de trabajo durante el decapado para promover el desprendimiento; Después del decapado, el flujo de agua de alta-velocidad mezclado con aire comprimido y agua desionizada se utiliza para un lavado intenso para garantizar que la superficie esté limpia.

3. Escala no eliminada

Muestra que permanece la capa de óxido original local. Hay muchas razones para este defecto, que pueden incluir: eliminación de aceite sucio en el pretratamiento, tiempo insuficiente para el tratamiento con sales fundidas (ebullición alcalina), disminución de la actividad de la solución de decapado o baja temperatura. Al realizar la verificación se debe verificar artículo por artículo en el orden de "pre-tratamiento → tratamiento con sales fundidas → decapado", y si es necesario, se puede agregar un proceso de arenado como pre-tratamiento auxiliar.

4. Pico rayado

Diferencia de color desigual o en bloque, generalmente debido a una mala uniformidad de la reacción. Se puede mejorar reforzando el movimiento relativo de la pieza-de trabajo en la solución de decapado y una temperatura de decapado adecuada (como bajar al rango de temperatura ambiente).

5. Pío retrasado (pío envejecido)

Parte de la pieza de trabajo-en la inspección de decapado y almacenada por un período de tiempo, aparecieron nuevas manchas en la superficie. Este fenómeno puede estar relacionado con el efecto sinérgico del medio ácido residual, la corrosividad y la tensión residual de la pieza de trabajo. La morfología microscópica es diferente de la corrosión convencional y generalmente no afecta el desempeño del servicio. Se puede eliminar mediante decapado a corto plazo-nuevamente, pero el tratamiento de deshidrogenación al vacío después del decapado secundario debe reforzarse para las partes estresadas.

II. Factores materiales que afectan la maquinabilidad de las aleaciones de titanio.

La dificultad de mecanizar aleaciones de titanio se debe a sus propiedades físicas y químicas únicas:

    · Low thermal conductivity: The thermal conductivity is about 1/3 of that of steel, and the cutting heat is concentrated on the tool tip, resulting in a temperature rise (experiments show that the temperature of the tool tip can reach 2 to 3 times that of cutting steel), accelerating tool wear.

· Módulo elástico bajo: la superficie procesada tiene una gran cantidad de rebote durante el procesamiento, especialmente para piezas de paredes delgadas-, lo que agrava la relación entre el flanco y la pieza de trabajo y es fácil causar desgaste abrasivo y rotura de bordes.

· Alta actividad química: es muy fácil reaccionar con O, H, N y otros elementos a alta temperatura para formar una capa endurecida rica en oxígeno-, que tiene una plasticidad significativa y agrava el daño de las herramientas.

· Propiedades organizativas: en estado recocido, la maquinabilidad de las aleaciones de titanio de tipo -; + tipo seguido; Las aleaciones de tipo beta-tienen alta resistencia y buena templabilidad, pero su maquinabilidad es la peor. En vista de las características anteriores, es necesario tomar medidas sistemáticas desde la selección del material de la herramienta, los parámetros de corte y el enfriamiento.

III. Puntos clave de la tecnología de mecanizado típica de aleación de titanio.

1. Girando y aburrido

· Torneado: Los principales desafíos son las altas temperaturas, el desgaste de las herramientas y la recuperación elástica. Se recomienda el mecanizado en desbaste y el corte continuo con herramientas de carburo cementado (como YG); Se deben utilizar herramientas de acero de alta-velocidad para formar, tornear o cortar. El principio básico es forzar un avance continuo para evitar interrupciones en el corte. Se recomienda utilizar una solución acuosa de nitrato de sodio al 5% o una emulsión de aceite soluble al 1/20 como refrigerante.

· Aburrido: Pertenece a la categoría de acabado. Es necesario centrarse en la rigidez de sujeción de las piezas-de paredes delgadas para evitar la deformación y garantizar un enfriamiento suficiente para evitar quemaduras.

2. Perforación

La dificultad radica en la dificultad del bobinado de la viruta y la disipación del calor. Requisitos del proceso: utilizar broca-de bordes cortos y afilados, implementar alimentación forzada de baja-velocidad y proporcionar refrigeración interna completa durante todo el proceso. Está estrictamente prohibido permanecer inactivo durante el proceso de perforación, y se debe retirar el cortador y eliminar las virutas con regularidad para perforar agujeros profundos. Al perforar a través del-agujero, se debe retirar el cortador para limpiarlo antes de la penetración, y la etapa final es utilizar alimentación forzada para alisar la pared del agujero.

3. Tocando

Es uno de los procesos difíciles y es fácil romper el grifo debido a una mala eliminación de virutas y a la contracción del material. Contramedidas tecnológicas: Priorizar el procesamiento de agujeros ciegos profundos; Mejorar la estructura del grifo (como pulir el borde de salida y abrir la ranura de descarga de viruta axial); Utilice grifos oxidados, nitrurados o cromados-para morder. Se recomienda utilizar pasta de corte especial o aceite de corte de extrema presión al roscar.

4. Aserrado

Se utiliza una hoja de sierra para metales de alta-velocidad con dientes gruesos (el paso de 4,2 ~ 8,5 mm es adecuado para barras), y el paso se selecciona de acuerdo con el espesor de la pieza de trabajo entre 2,5 ~ 25,4 mm cuando se corta con una sierra de cinta (se selecciona un paso grande para materiales gruesos). Durante el procesamiento se requiere alimentación forzada y enfriamiento continuo, y se utiliza una velocidad de correa baja.

5. Mecanizado por descarga eléctrica (EDM)

Es necesario mantener el espacio de descarga entre el electrodo de la herramienta y la pieza de trabajo (0,005-0,05 mm para mecanizado de acabado, 0,1-0,4 mm para mecanizado de desbaste). Se recomiendan cobre o zinc como materiales para electrodos, y el fluido de procesamiento debe circular bien para eliminar la escoria.

IV. Conclusión

El mecanizado de aleaciones de titanio se ve afectado por el acoplamiento de las características del material, la selección de herramientas, la configuración de parámetros y las condiciones de enfriamiento. En la producción real, es necesario optimizar los parámetros de cada proceso de acuerdo con el número de aleación específico, la estructura de la pieza y los requisitos de precisión, y controlar estrictamente las ventanas del proceso de pre-tratamiento y decapado, para evitar eficazmente defectos y lograr un mecanizado eficiente y preciso.