В 1956 году Макгевеллен сделал строгое различие между титановыми сплавами, основываясь на разнице в состоянии отжига, и очертил различные типы, в основном разделенные на три категории: α, β и α + β и другие три типа титановых сплавов....
1 Классификация титановых сплавов
В 1956 году Макгевеллен сделал строгое различие между титановыми сплавами, основываясь на разнице в состоянии отжига, и очертил различные типы, в основном разделенные на три категории: α, β и α + β и другие три типа титановых сплавов.
TC4 (Ti-6Al-4V) относится к фазовой структуре α+β, которая представляет собой титановый сплав с наибольшим количеством и титановый сплав с наиболее полными эксплуатационными данными. Алюминий и ванадий являются основными легирующими элементами, содержащимися в TC4 (Ti-6Al-4V). , алюминий является альфа-стабилизирующим элементом, а ванадий является бета-стабилизирующим элементом.
2 Характеристики технологии обработки
Титановый сплав TC4 очень сложен в обработке. Комплексный процесс титана и титанового сплава сильно отличается от стали, алюминиевого сплава и многих тяжелых металлов с точки зрения кристаллической структуры, физических свойств и химических свойств. Следующие три фактора определяют, что титановые сплавы являются твердыми металлами для работы.
(1) Из-за нестабильности его химического состава. Титановый сплав TC4 будет химически реагировать с кислородом и азотом при термической деформации и даже химически реагировать с некоторыми кислородсодержащими газами, и реакция будет производить оксидную кожу, прикрепленную к поверхности заготовки. Если температура выше, она достигнет 900 °C В вышеуказанных случаях оксидная окалина, прикрепленная к поверхности заготовки, будет производить чешуйки, так что кислородные и азотные элементы, вероятно, проникнут и диффундируют в металл, и в конечном итоге будет сформирован поверхностный слой. Более высокая твердость и более низкая пластичность являются характеристиками этого слоя.
(2) Производительность цементита в металлографической структуре относится к сложному соединению Fe-C, твердость по Виккерсу может достигать HV1100 на самом высоком уровне, а ударная вязкость почти отсутствует.
(3) Теплопроводность не высока: если теплопроводность титанового сплава сравнивать с другими сплавами, такими как алюминиевый сплав, она составляет всего около 1/15 от теплопроводности алюминиевого сплава и около 1/5 от теплопроводности стали. Теплопроводность и теплопроводность титановых сплавов значительно ниже, чем у алюминиевых сплавов и сталей. Они составляют лишь около 1/15 алюминиевых сплавов и около 2/7 стали. Влияние на качество обработки поверхности некоторых деталей из титанового сплава относительно велико.
3 Характеристики шлифования
Поскольку титановый сплав обладает такими свойствами материала, как высокая прочность, хорошая термическая стабильность, высокая термостойкость, высокая химическая активность, низкая теплопроводность и низкий модуль упругости, его очень трудно шлифовать, и это один из самых сложных материалов для обработки. Таким образом, его продвижение и диапазон применения очень ограничены, потому что шлифовальные характеристики титановых сплавов очень плохие, и есть такие и другие проблемы при шлифовке.
Основные характеристики шлифования титанового сплава TC4 следующие:
(1) Проблема склеивания шлифовального круга является серьезной. Титановый сплав прилипает к поверхности шлифовального круга, а склеивающая поверхность похожа на дым. Основная причина заключается в том, что прилипший материал отваливается во время процесса шлифования, что приведет к разрушению и отпадению абразивных частиц, что в конечном итоге серьезно повредит шлифовальный круг.
(2) Сила измельчения велика, а температура измельчения высока. В ходе однозернистого испытания на измельчение было установлено, что при измельчении титановых сплавов процесс скольжения составлял большую долю, а время контакта между абразивными зернами и заготовкой было очень коротким, что приводило к сильному трению и сильной упругой и пластической деформации, а затем титановый сплав измельчается в стружку, которая генерирует много измельчающего тепла. В это время температура измельчения может достигать примерно 1500 °C.
(3) При измельчении образуются каскадные стружки, в основном из-за сложной деформации. Лентовидная стружка в основном образуется при шлифовке стали 45 с белым корундовым шлифовальным кругом (WA60KV), а ламинированная экструдированная стружка в основном образуется при шлифовке титанового сплава с зеленым шлифовальным кругом из карбида кремния (GC46KV).
(4) В условиях высоких температур химическая активность титанового сплава TC4 довольно активна, и легко вступать в бурную реакцию с кислородом, азотом, водородом и другими элементами в воздухе с образованием хрупких твердых материалов, таких как диоксид титана, нитрид титана и гидрид титана. Метаморфический слой, который приводит к снижению пластичности TC4.
(5) В процессе шлифования титанового сплава на него влияют проблемы, которые трудно решить, главным образом потому, что тепло шлифования, вводимое в заготовку, трудно экспортировать, и легко деформировать заготовку, обжечь ее и даже вызвать некоторые трещины. Будет разная степень шероховатости.
4. Инновации технологии шлифования
4.1 Тормозные меры по устранению ожогов и трещин при измельчении
Есть некоторые проблемы при использовании шлифовального круга для обработки титанового сплава TC4. Более серьезным является явление адгезии. Из-за высокой скорости сила шлифования и температура относительно высоки, что обожжет поверхность и вызовет трещины. Жэнь Цзинсинь и другие провели некоторые экспериментальные исследования, чтобы уменьшить явление ожогов и трещин во время обработки. Они считают, что можно использовать более мягкие шлифовальные круги, такие как шлифовальные круги из карбида кремния или карбида церия вместо шлифовальных кругов корунда, и используются шлифовальные круги корунда. Смоляное склеивание, в то время как первое использует керамическое склеивание. И на параметры обработки также следует обратить внимание, например, скорость шлифовального круга не должна быть слишком высокой, экспериментальный анализ не должен превышать 20 метров в секунду, глубина шлифования не должна быть слишком большой, не более 0,02 мм, а также требуется скорость перемещения заготовки; около 12-16 Минут в течение минут измельчающая жидкость должна не только хорошо рассеивать тепло, но и подчеркивать его смазывающий эффект, что позволяет эффективно подавлять возникновение склеивания. Если это сухое измельчение, смазка может быть пропитана твердой смазкой. просачивающийся шлифовальный круг.
4.2 Явление прилипания шлифовального круга при шлифовке титанового сплава и меры его подавления
Из-за высокой температуры измельчения и большой нормальной силы в процессе шлифования титановых сплавов в титановых сплавах в зоне шлифования произойдет сильная пластическая деформация, и произойдет физический контакт между абразивом и металлом. или химическая адсорбция производит эффект связывания; перенос металла, подлежащего измельчению, к абразивным частицам обусловлен влиянием силы сдвига, что приводит к склеиванию шлифовального круга. Наконец, абразивные зерна разрушаются. Когда сила измельчения превышает силу сцепления между абразивными зернами, абразивные зерна и связь будут отслаиваться от шлифовального круга.
4.3 Высокоскоростное и высокоэффективное шлифование
Некоторые ученые провели высокоскоростное и высокоэффективное шлифование материалов из титанового сплава TC4 на сверхскоростном шлифовальном станке, разработанном и изготовленном Национальным исследовательским центром высокоэффективных шлифовальных инженерных технологий Хунаньского университета. В ходе исследования был проанализирован закон влияния силы измельчения на единицу площади и удельную энергию измельчения по количеству измельчения. Если линейная скорость по отношению к шлифовальному кругу увеличивается, то сила шлифования на единицу площади значительно уменьшится, но если скорость стола vw и глубина шлифования ap увеличатся, то усилие измельчения на единицу площади увеличится. Когда линейная скорость шлифовального круга против увеличивается, удельная энергия измельчения увеличивается, но когда скорость стола vw и глубина шлифования ap увеличиваются, удельная энергия измельчения уменьшается.
