Титан часто сравнивают с нержавеющими сталями, когда речь заходит о механической обработке. Такое сравнение показывает, что обрабатывать данный металл намного сложнее, чем обыкновенные стали. Однако обладая определенным багажом знаний, эта задача вполне разрешима.
Основные трудности, с которыми чаще всего сталкиваются при обработке титана:
- низкая теплопроводность;
- склонность к задиранию и налипанию;
- склонность практически всех огнеупоров и металлов растворяться в титане.
Все перечисленные выше факторы приводят к скорому износу резца. Уменьшить налипание/задирание данного материала и ускорить отвод тепла, выделяемого при резании, можно посредством охлаждающей жидкости. Более того, для каждого вида металлообработки характерны свои особенности:
- при точении титановых заготовок следует использовать твердосплавные резцы, а саму обработку производить на небольших скоростях;
- если возникает потребность разрезать титановые листы, то наиболее целесообразно задействовать гильотинные ножницы. Чтобы разрезать сортовой прокат, больше подойдут механические пилы с крупными зубьями. Тонкие прутки режут станках токарной группы;
- при фрезеровании титан также налипает на режущий инструмент, поэтому фрезы должны быть выполнены из твердых сплавов, а в качестве охлаждающей жидкости нужно отдавать предпочтение тем, которые обладают повышенной вязкостью;
- при сверлении необходимо внимательно следить за тем, чтобы в отводящих канаках не скапливалась стружка, поскольку это может испортить сверло. Наиболее подходящий инструмент — сверла из быстрорежущей стали.
Методы соединения титановых элементов
Для соединения титановых деталей друг с другом и с изделиями из других материалов, применяются различные способы. Самый популярный из них — сварка. Первые попытки сварить титан не увенчались успехом: причина — взаимодействие раскаленного металла с воздухом; рост зерна, возникающий при нагреве; изменения микроструктуры и прочее. Эти критерии делали сварной шов хрупким. Впрочем, со временем все недочеты удалось устранить, и теперь сварка титана является обычной промышленной технологией. Конечно же, от этого данная процедура не стала проще или легче.
Основная сложность сварки заключается в необходимости предохранять сварной шов от загрязнений различными примесями. Для этого используется:
- чистейший инертный газ;
- бескислородные флюсы;
- защитные козырьки и прокладки.
Свести к минимуму изменения, происходящие в микроструктуре, и снизить рост зерна можно, если выполнять сварочные процессы с максимальной скоростью.
Пайка — еще один способ соединения изделий из титана, который применяется, когда сварка по какой-либо причине невозможна. Основная его сложность заключается в том, что в условиях высоких температур титан довольно активен химически, более того, он крепко связан с окисной пленкой, покрывающей его поверхность. В качестве припоев подойдет лишь чистое серебро или алюминий, так как при помощи других металлов получаются слишком хрупкие швы.
Прочно соединить титановые элементы между собой или с деталями, выполненными из других металлов, можно механическим путем:
- посредством болтовых соединений — при этом гайки и болты специально покрывают слоем тефлона либо серебра. В противном случае титан будет налипать и задираться, вследствие чего резьбовое соединение попросту не выдержит больших напряжений;
- клепки.
Упрочнение титана
Серьезным недостатком титана является высокий коэффициент трения, за счет которого данный металл склонен к налипанию и задиранию. Как правило, это приводит к быстрому износу изделий, поэтому их не применяют там, где детали работают в условиях трения и скольжения.
При большом желании титановые сплавы можно применять для изготовления трущихся элементов, однако для этого их поверхность следует упрочнить. Упрочнение производится множеством способов. Самые распространенные из них:
- азотирование — на поверхности титана образуется пленка нитрида натрия, имеющая золотисто-желтый цвет. Благодаря ей износостойкость титановых изделий повышается в несколько раз;
- оксидирование (низко- и высокотемпературное) — на металле образуется плотная оксидная пленка. За счет нее сопротивление титановых деталей к износу может увеличиться практически в 100 раз.
Из всего вышеперечисленного напрашивается следующий вывод: титан — металл, обладающий высокой удельной прочностью, коррозионной стойкостью, электрическим сопротивлением и великолепными механическими свойствами. Его механообработка — сложный процесс, справиться с которым поможет лишь определенная база знаний и опыт
Перейти к списку статей >>
