Oberflächenkontroll- und Verarbeitungsverfahren für die Bearbeitung von Titanlegierungen

In diesem Artikel werden die Ursachen häufiger Oberflächenfehler von Titanlegierungen im Bearbeitungsprozess analysiert, die wichtigsten Materialfaktoren, die sich auf die Schneidleistung auswirken, systematisch diskutiert und die Optimierungsmaßnahmen für Drehen, Bohren, Gewindeschneiden und andere Bearbeitungsprozesse zusammengefasst, um Referenzen für die Formulierung von Bearbeitungsprozessen mit hoher und hoher Stabilität für Titanlegierungen zu liefern.

I. Analyse typischer Fehler beim Beizen und der Oberflächenbehandlung von Titanlegierungen

Bei Beiz- und Oberflächenbehandlungsprozessen von Titanlegierungen sind die häufigsten Fehler und ihre Entstehungsmechanismen wie folgt:

1. Über-Korrosion

Nach dem Beizen weist die Oberfläche Löcher auf, Unebenheiten oder Korngrenzen werden freigelegt. Zu den Hauptursachen zählen: das Ungleichgewicht des Verhältnisses von Flusssäure (HF) zu Salpetersäure (HNO).₃) in der Beizlösung, insbesondere die hohe Konzentration an HF oder die unzureichende Oxidationskapazität von HNO₃; Und lange Beizzeiten. Die wichtigsten Punkte der Prozesskontrolle sind folgende: strenge Kontrolle des Anteils der Beizlösung und regelmäßige Beobachtung des Oberflächenzustands während des Betriebs entsprechend der Rate von „(1 ~ 4) min/mm“ entsprechend der Dicke und Zeit des Werkstücks.

2. Hängende Esche

Bezieht sich auf die Rückstände von grauem -braunem Oxid, die nach dem Beizen an der Oberfläche haften. Der Grund dafür ist, dass sich die durch die Reaktion erzeugten Anhaftungen nicht rechtzeitig von der Matrix lösen oder die anschließende Spülung nicht gründlich erfolgt. Zu den Verbesserungsmaßnahmen gehören: Schütteln des Werkstücks während des Beizens, um das Ablösen zu fördern; Nach dem Beizen wird der Hochgeschwindigkeitswasserstrom, gemischt mit Druckluft und entionisiertem Wasser, zum starken Waschen verwendet, um sicherzustellen, dass die Oberfläche sauber ist.

3. Zunder nicht entfernt

Es zeigt, dass die lokale ursprüngliche Oxidschicht erhalten bleibt. Es gibt viele Gründe für diesen Defekt, darunter: Entfernung von unreinem Öl bei der Vorbehandlung, unzureichende Zeit für die Behandlung mit geschmolzenem Salz (Alkalisieden), verminderte Aktivität der Beizlösung oder niedrige Temperatur. Bei der Prüfung sollte es Punkt für Punkt in der Reihenfolge „Vor-Behandlung → Behandlung mit geschmolzenem Salz → Beizen“ überprüft werden, und bei Bedarf kann ein Sandstrahlprozess als zusätzliche Vor-Behandlung hinzugefügt werden.

4. Gestreifter Schecken

Ungleichmäßige Stromlinien- oder Blockfarbunterschiede, normalerweise aufgrund einer schlechten Reaktionsgleichmäßigkeit. Sie kann verbessert werden, indem die relative Bewegung des Werkstücks in der Beizlösung verstärkt wird und die Beiztemperatur angemessen ist (z. B. auf Raumtemperatur).

5. Verzögerter Schecken (alternder Schecken)

Bei der Beizprüfung und Lagerung eines Teils des Werkstücks traten auf der Oberfläche neue Flecken auf. Dieses Phänomen kann mit dem synergistischen Effekt des verbleibenden sauren Mediums, der Korrosivität und der Eigenspannung des Werkstücks zusammenhängen. Die mikroskopische Morphologie unterscheidet sich von herkömmlicher Korrosion und hat in der Regel keinen Einfluss auf die Betriebsleistung. Es kann durch kurzfristiges Beizen wieder entfernt werden, die Vakuumdehydrierungsbehandlung nach dem sekundären Beizen sollte jedoch für die beanspruchten Teile verstärkt werden.

II. Materialfaktoren, die die Bearbeitbarkeit von Titanlegierungen beeinflussen

Die Schwierigkeit bei der Bearbeitung von Titanlegierungen ergibt sich aus ihren einzigartigen physikalischen und chemischen Eigenschaften:

    · Geringe Wärmeleitfähigkeit: Die Wärmeleitfähigkeit beträgt etwa 1/3 der von Stahl, und die Schneidwärme konzentriert sich auf die Werkzeugspitze, was zu einem Temperaturanstieg führt (Experimente zeigen, dass die Temperatur der Werkzeugspitze das Zwei- bis Dreifache der Temperatur von Schneidstahl erreichen kann) und den Werkzeugverschleiß beschleunigt.

· Niedriger Elastizitätsmodul: Die bearbeitete Oberfläche weist während der Bearbeitung einen großen Rückprall auf, insbesondere bei dünnwandigen Teilen, was die Beziehung zwischen der Flanke und dem Werkstück verschlechtert und leicht zu abrasivem Verschleiß und Kantenbruch führt.

· Hohe chemische Aktivität: Bei hoher Temperatur reagiert es sehr leicht mit O, H, N und anderen Elementen und bildet eine gehärtete, sauerstoffreiche Schicht, die eine erhebliche Plastizität aufweist und Werkzeugschäden verschlimmert.

· Organisatorische Eigenschaften: im geglühten Zustand die Bearbeitbarkeit von Titanlegierungen vom Typ -; + Typ gefolgt; Legierungen vom Typ Beta- weisen eine hohe Festigkeit und gute Härtbarkeit auf, sind jedoch am schlechtesten bearbeitbar. Angesichts der oben genannten Merkmale ist es notwendig, systematische Maßnahmen hinsichtlich der Auswahl des Werkzeugmaterials, der Schnittparameter und der Kühlung zu ergreifen.

III. Kernpunkte der typischen Bearbeitungstechnologie von Titanlegierungen

1. Drehen und Bohren

· Drehen: Die größten Herausforderungen sind hohe Temperaturen, Werkzeugverschleiß und Rückfederung. Für die Verwendung von Hartmetallwerkzeugen (z. B. YG) werden Grobbearbeitung und kontinuierliches Schneiden empfohlen. Zum Umformen, Drehen oder Schneiden sollten Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl verwendet werden. Das Grundprinzip besteht darin, einen kontinuierlichen Vorschub zu erzwingen, um Schnittunterbrechungen zu vermeiden. Als Kühlmittel wird die Verwendung einer 5 %igen wässrigen Natriumnitratlösung oder einer 1/20 löslichen Ölemulsion empfohlen.

· Langweilig: Es gehört zur Kategorie der Endbearbeitung. Es ist notwendig, sich auf die Klemmsteifigkeit dünnwandiger Teile zu konzentrieren, um Verformungen zu verhindern und eine ausreichende Kühlung sicherzustellen, um Verbrennungen zu vermeiden.

2. Bohren

Die Schwierigkeit liegt in der Schwierigkeit der Chipwicklung und Wärmeableitung. Prozessanforderungen: Verwenden Sie kurz{1}schneidige, scharfe Bohrer, implementieren Sie niedrige-Geschwindigkeiten, erzwungenen Vorschub und sorgen Sie während des gesamten Prozesses für vollständige interne Kühlung. Es ist strengstens verboten, während des Bohrvorgangs im Leerlauf zu bleiben. Beim Tieflochbohren sollte der Fräser herausgezogen und die Späne regelmäßig entfernt werden. Beim Bohren durch -Löcher sollte der Fräser zum Reinigen vor dem Eindringen zurückgezogen werden, und der letzte Schritt besteht darin, die Lochwand mit Zwangsvorschub zu glätten.

3. Tippen

Es handelt sich um einen der schwierigen Prozesse, bei dem der Gewindebohrer aufgrund schlechter Spanabfuhr und Materialschrumpfung leicht kaputt geht. Technologische Gegenmaßnahmen: Bearbeitung tiefer Sacklöcher priorisieren; Verbessern Sie die Struktur des Gewindebohrers (z. B. Abschleifen der Hinterkante und Öffnen der axialen Spanabfuhrnut); Verwenden Sie zum Beißen oxidierte, nitrierte oder verchromte-Gewindebohrer. Es wird empfohlen, beim Gewindeschneiden eine spezielle Schneidpaste oder ein Hochdruck-Schneidöl zu verwenden.

4. Sägen

Es wird ein Hochgeschwindigkeits-Bügelsägeblatt mit groben Zähnen (Teilung 4,2–8,5 mm ist für Stangen geeignet) verwendet. Die Teilung wird entsprechend der Dicke des Werkstücks zwischen 2,5–25,4 mm beim Sägen mit einer Bandsäge gewählt (für dicke Materialien wird eine große Teilung gewählt). Während der Verarbeitung sind Zwangsvorschub und kontinuierliche Kühlung erforderlich, und es wird eine niedrige Bandgeschwindigkeit verwendet.

5. Elektrische Entladungsbearbeitung (EDM)

Der Entladungsspalt zwischen der Werkzeugelektrode und dem Werkstück muss eingehalten werden (0,005–0,05 mm für die Schlichtbearbeitung, 0,1–0,4 mm für die Grobbearbeitung). Als Elektrodenmaterialien werden Kupfer oder Zink empfohlen, und die Prozessflüssigkeit muss gut zirkulieren, um Schlacke zu entfernen.

IV. Abschluss

Die Bearbeitung von Titanlegierungen wird durch die Kopplung von Materialeigenschaften, Werkzeugauswahl, Parametereinstellung und Kühlbedingungen beeinflusst. In der tatsächlichen Produktion ist es notwendig, die Parameter jedes Prozesses entsprechend der spezifischen Legierungszahl, Teilestruktur und Präzisionsanforderungen zu optimieren und die Vorbehandlungs- und Beizprozessfenster streng zu kontrollieren, um Fehler wirksam zu vermeiden und eine effiziente und präzise Bearbeitung zu erreichen.