Waarom is het moeilijk om titanium te verwerken door middel van draadsnijden?

Als u CNC-titaan wilt bewerken , hebben mensen vaak meer tijd nodig om na te denken over hoe titaniumlegeringen gemakkelijker te bewerken zijn. Omdat het altijd een uitdaging is geweest om titaniumlegeringen te verwerken door draadsnijden , draadknippen is de beste verwerkingsmethode. Dus waarom is het een uitdaging om titaniumlegeringen te verwerken door middel van draadsnijden?

Om dit probleem op te lossen, moeten we eerst enkele algemene metaaleigenschappen van titaniumlegeringen begrijpen.

Wat is een titaniumlegering?

Titanium is een nieuw type metaal. De prestaties van titanium zijn gerelateerd aan het gehalte aan onzuiverheden zoals koolstof, stikstof, waterstof en zuurstof. Het zuiverste titaniumjodide heeft een onzuiverheidsgehalte van niet meer dan 0,1%, maar heeft een lage sterkte en een hoge plasticiteit. De eigenschappen van 99,5% industrieel puur titanium zijn dichtheid ρ=4,5g/cm ³ , smeltpunt 1725℃, thermische geleidbaarheid λ=15.24W/(m. K), treksterkte σb=539MPa, rek δ=25%, krimpsnelheid ψ=25%, elasticiteitsmodulus E=1,078×105MPa, hardheid HB195.

Wat zijn de eigenschappen van titaniumlegeringen?

• Hoge specifieke sterkte

De dichtheid van een titaniumlegering is over het algemeen ongeveer 4,51 g/cm ³ , dat is slechts 60% staal. De dichtheid van puur titanium ligt dicht bij die van gewoon staal, en sommige zeer sterke titaniumlegeringen overtreffen de sterkte van veel gelegeerde structurele staalplaten. Daarom is de specifieke sterkte (sterkte/dichtheid) van een titaniumlegering veel groter dan die van andere metalen constructiematerialen, en kunnen onderdelen met een hoge eenheidssterkte, goede stijfheid en een laag gewicht worden geproduceerd. Titaniumlegeringen worden gebruikt in onderdelen van vliegtuigmotoren, skeletten, huiden, bevestigingsmiddelen en landingsgestellen, evenals in sommige lucht- en ruimtevaartcomponenten.

• Hoge thermische sterkte

De bedrijfstemperatuur is enkele honderden graden hoger dan die van aluminiumlegeringen en de vereiste sterkte kan nog steeds worden gehandhaafd bij gematigde temperaturen. Het kan lange tijd werken bij een temperatuur van 450 tot 500 °C, terwijl de specifieke sterkte van aluminiumlegeringen aanzienlijk afneemt bij 150 °C. De werktemperatuur van titaniumlegering kan 500 bereiken en de werktemperatuur van aluminiumlegering is lager dan 200 ℃.

• Goede corrosieweerstand

Titaniumlegering werkt in een vochtige atmosfeer en zeewatermedium, en de corrosieweerstand is veel beter dan roestvrij staal; het heeft een bijzonder sterke weerstand tegen putcorrosie, zure corrosie en spanningscorrosie; Goederen, salpeterzuur, zwavelzuur, enz. hebben een uitstekende corrosieweerstand. Titanium heeft echter een slechte corrosieweerstand tegen media met reducerende zuurstof en chroomzouten.

• Goede prestaties bij lage temperaturen

Titaniumlegeringen kunnen hun mechanische eigenschappen nog steeds behouden bij lage en ultralage temperaturen. Bij extreem lage temperaturen kunnen titaniumlegeringen met extreem lage interstitiële elementen, zoals TA7, nog steeds een zekere plasticiteit behouden bij -253 ° C. Daarom is titaniumlegering ook een belangrijk constructiemateriaal bij lage temperaturen.

• Hoge chemische activiteit

Titanium heeft een hoge chemische activiteit en veroorzaakt sterke chemische reacties met O, N, H, CO, CO₂ , waterdamp, ammoniak, enz. in de atmosfeer. Wanneer het koolstofgehalte groter is dan 0,2%, zal er een harde TiC worden gevormd in de titaniumlegering; wanneer de temperatuur hoog is, zal er ook een harde oppervlaktelaag van TiN worden gevormd wanneer deze in wisselwerking staat met N; wanneer de temperatuur hoger is dan 600 ℃, absorbeert titanium zuurstof om een ​​geharde laag met hoge hardheid te vormen; Een verhoogd waterstofgehalte zal ook een verbrossingslaag vormen. De diepte van de harde en broze oppervlaktelaag die wordt geproduceerd door gas te absorberen, kan 0,1 tot 0,15 mm bedragen en de mate van verharding is 20% tot 30%. De chemische affiniteit van titanium is ook groot en het is gemakkelijk te hechten aan het wrijvingsoppervlak.

• Kleine thermische geleidbaarheid

De thermische geleidbaarheid van titanium λ =15,24 W / (m. K) is ongeveer 1/4 van nikkel, 1/5 van ijzer, 1/14 van aluminium en de thermische geleidbaarheid van verschillende titaniumlegeringen is ongeveer 1/4 daarvan van titaan. 50% lager. De elasticiteitsmodulus van titaniumlegering is ongeveer de helft van staal, dus de stijfheid is slecht en gemakkelijk te vervormen, dus het is niet geschikt om slanke staven en dunwandige onderdelen te maken.

Samenvatten

Daarom kunnen we, volgens de bovenstaande metaaleigenschappen van titaniumlegeringen, weten dat titanium een ​​metaal is met een hoge sterkte, hoge hardheid, hoge hittebestendigheid en lage thermische geleidbaarheid. Dan is het draadsnijproces door het fenomeen van elektrische corrosie, de hoogfrequente ontlading tussen de molybdeendraad en het werkstuk, en de onmiddellijke hoge temperatuur smelt het metaal om te snijden.

Titaniummetaal is bij kamertemperatuur zeer stabiel in de lucht. Pas als het een tijdje op hoge temperatuur wordt verwarmd, verandert het van kleur en het belangrijkste is om blauw te worden. Dit komt vooral omdat wanneer metaaltitanium in de lucht wordt verwarmd, het zal oxideren met zuurstof om een ​​dichte oxidefilm te vormen.

Deze laag van de oxidefilm kan niet alleen het oppervlak van titaniummetaal beschermen, maar ook de fundamentele bron van titaniumkleurverandering. De reactievergelijking van titaniumoxidatie is Ti+O₂ ==TiO₂ , en de reactieconditie is verwarming op hoge temperatuur (dwz de door warmte aangetaste laag aan beide zijden van de draadknipspleet). Wanneer de verwarmingstemperatuur laag is, is de oxidefilm op het titaniumoppervlak bijna transparant, wat voor mensen moeilijk waar te nemen is met het blote oog, maar wanneer de temperatuur stijgt, zal de oxidefilm in de pot geleidelijk dikker worden en interfereren met licht. Verschillende kleuren verschijnen in menselijke ogen. Daarom bepaalt de dikte van de oxidefilm in welke kleur het titaniumoppervlak zal veranderen.