Существует мнение, что механообработка титана очень схожа с аналогичной обработкой нержавеющей стали. Следовательно, данный процесс выполняется практически в пять раз сложнее, чем мехобработка той же стали, однако, в настоящее время это не является проблемой.
Главные сложности, с которыми можно столкнуться, обрабатывая титан — склонность металла к налипанию и задирам, невысокие показатели теплопроводности, способность титана растворять металлы и огнеупоры, что вызывает ускоренный износ режущего инструмента.
Чтобы минимизировать налипание металла и задиры, а также улучшить отвод теплоты, выделяемой в ходе обработки, нужно использовать СОЖ. При этом точение болванок из титана осуществляется твердосплавными резцами на меньших скоростях, чем при резании стальных заготовок.
Для резания титановых листов применяются гильотинные ножницы, крупногабаритный сортовой прокат обрабатывается на механических пилах, а средние по размерам прутки — на токарном оборудовании.
В процессе фрезерных работ титан налипает на твердосплавный инструмент, поэтому для уменьшения этого эффекта станочники используют вязкие охлаждающие смазки. Если в титановой заготовке необходимо выполнить отверстия сверлом из быстрорежущей стали, то особое внимание следует уделить качественному отводу стружки (ее скапливание в отводящих канавках повреждает инструмент).
Сварка
Использование титана в качестве конструкционного металла предполагает соединение титановых элементов между собой и с деталями из других материалов. Зачастую для этого используется сварка. Первоначальные попытки сварить титан не увенчались успехом из-за его взаимодействия с воздухом и увеличения зерна при нагреве металла и прочими изменениями структуры, которые повышали хрупкость сварочного шва.
Сегодня данная процедура не вызывает подобных трудностей. Однако назвать ее простой нельзя, поскольку основная сложность заключается в том, чтобы защитить сварной шов от примесей. С этой целью процесс сварки титана сопровождается применением чистого инертного газа, бескислородных флюсов, а также защитных элементов типа козырьков и прокладок.
Добиться снижения роста зерна и свести все изменения в структуре титана к минимуму помогает метод сварки, который выполняется с высокой скоростью. Главное условие, которое должно соблюдаться при сваривании титана с различными металлами — обеспечение защиты нагретого металла от воздуха.
Защита сварного шва в контролируемой атмосфере актуальна лишь в том случае, когда гарантируется, что зона обработки не будет загрязнена. Если требуется сварить небольшие титановые элементы, то процесс осуществляется в специализированной камере, которая заполняется инертным газом. При этом процесс сварки специалист контролирует через стекло, предусмотренное конструкцией камеры.
Для сварки крупногабаритных деталей создаются все условия для обеспечения контролируемой атмосферы. В данной ситуации работы производятся в герметичном помещении высококвалифицированными специалистами, использующими индивидуальные средства жизнеобеспечения.
Пайка и клепка
Если соединить титан с титаном и прочими металлами методом сварки по каким-либо причинам нельзя, то применяется пайка. В реализации данной технологии также существуют трудности — с повышением температур возрастает химическая активность титана и его связь с оксидной пленкой. В качестве припоев может использоваться лишь алюминий и серебро в чистом виде, иначе полученные соединения будут достаточно хрупкими.
Существуют и механические способы соединения титана:
- клепка;
- использование болтов.
Применение титановых клепок увеличивает время процедуры в несколько раз, если сравнивать с использованием алюминиевых клепок. Перед использованием титановые гайки и болты покрываются серебром или тефлоном, что минимизирует вероятность налипания металла и образования задиров, которые ухудшают качество резьбового соединения.
Что касается склонности металла к налипанию и образованию задиров, то она обусловлена высоким коэффициентом трения титана. Данное свойство негативно отражается на эксплуатационных характеристиках металла, что проявляется в его быстром износе. Из этого следует, что из титана не рекомендуется изготавливать детали, предназначенные для работы в условиях трения и скольжения.
Титан все же можно использовать при производстве деталей, контактирующих впоследствии с другими конструкционными элементами, только его поверхность должна быть обязательно упрочнена. Для этого применяется азотирование и оксидирование.
Перейти к списку статей >>
