TC4 Titanlegierung Praezisionsteile Schleifprozess Beschreibung
Die Verarbeitung von TC4-Titanlegierungen ist sehr schwierig. Das kombinierte Verfahren von Titan und Titanlegierungen unterscheidet sich in Bezug auf Kristallstruktur, physikalische Eigenschaften und chemische Eigenschaften erheblich von Stahl, Aluminiumlegierungen und vielen Schwermetallen. Die folgenden drei Faktoren bestimmen, dass Titan ein schwer zu schleifendes Metall ist.
(1) Aufgrund seiner instabilen chemischen Zusammensetzung.
Die TC4-Titanlegierung reagiert mit Sauerstoff und Stickstoff unter thermischer Verformung und sogar mit etwas sauerstoffhaltigem Gas, und die Reaktion haftet an der Oberfläche des Werkstücks, um Zunder zu erzeugen. Wenn die Temperatur höher als 900 ° C ist, erzeugt die an der Oberfläche des Werkstücks angebrachte Oxidablagerung Ablagerungen. Auf diese Weise können Sauerstoff- und Stickstoffelemente in das Metall eindringen und darin diffundieren und schließlich einen Oberflächengetter bilden. Höhere Härte und geringere Plastizität sind Eigenschaften der Getterungsschicht.
(2) Die Leistung von Zementit in metallografischen Strukturen ist eine komplexe Fe-C-Verbindung mit einer Vickers-Härte von bis zu HV1100 und nahezu keiner Schlagzähigkeit.
(3) Wärmeleitfähigkeit ist nicht hoch: Wenn die Wärmeleitfähigkeit einer Titanlegierung mit anderen Legierungen wie Aluminiumlegierungen verglichen wird, beträgt die Wärmeleitfähigkeit nur 1/15 der Aluminiumlegierung und 1/5 des Stahls. Die Temperaturleitfähigkeit von Titanlegierungen ist wesentlich niedriger als die Temperaturleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen und Stählen. Die Temperaturleitfähigkeit beträgt nur 1/15 Aluminiumlegierung und 2/7 Stahl. Diese haben einen großen Einfluss auf die Oberflächenqualität einiger Teile aus Titanlegierungen.
Hauptschleifeigenschaften der Titanlegierung:
(1) Das Problem der Schleifscheibenbindung ist sehr ernst.
Die Oberfläche der Schleifscheibe ist mit einer Titanlegierung verklebt und die Oberfläche der Klebefläche ist wie Rauch. Der Hauptgrund ist, dass das Bindemittel (Titanpulver) während des Schleifprozesses abfällt, wodurch die Schleifpartikel mit einem Bruch abfallen und schließlich die Schleifscheibe ernsthaft beschädigen.
(2) Große Schleifkraft und hohe Schleiftemperatur.
Bei dem Einzelschleiftest wurde festgestellt, dass beim Schleifen der Titanlegierung ein großer Anteil ein Gleitprozess war und die Kontaktzeit zwischen den Schleifpartikeln und dem Werkstück sehr kurz war. In dieser sehr kurzen Zeit treten starke Reibung und starke elastische und plastische Verformungen auf, und dann wird die Titanlegierung in Stücke zermahlen, was eine große Schleifwärme erzeugt, und die Schleiftemperatur kann bis zu 1500 ° C betragen.
(3) Das Schleifen kann hauptsächlich aufgrund einer komplizierten Verformung Laminierungsrisse verursachen.
Als mehr streifenförmige Späne gebildet wurden, wurde 45 Stahl mit einer weißen Korundschleifscheibe (WA60KV) geschliffen. Bei der Bildung eines laminierten Chips wurde die Titanlegierung mit einer grünen Siliciumcarbid-Schleifscheibe (GC46KV) geschliffen.
(4) Die chemische Aktivität der TC4-Titanlegierung ist unter Hochtemperaturbedingungen sehr aktiv. Es ist leicht, mit Elementen wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff in der Luft zu reagieren, um eine spröde harte metamorphe Schicht wie Titandioxid, Titannitrid oder Titanhydrid zu bilden, was zu einer Abnahme der Plastizität von TC4 führt.
(5) Beim Schleifen von Titanlegierungen tritt das Problem auf, das schwer zu lösen ist, hauptsächlich weil die Schleifwärme im einlaufenden Werkstück schwer abzugeben ist. Es ist leicht, Teile des Werkstücks zu verformen, zu verbrennen und sogar zu knacken. Daher treten auf der Oberfläche des Werkstücks unterschiedliche Rauheitsgrade auf.
Lösung
Maßnahmen zur Beseitigung von Verbrennungen und Rissen beim Schleifen von Titanlegierungen
Bei der Bearbeitung von TC4-Titanlegierungen mit einer Schleifscheibe treten einige Probleme auf. Schwerwiegender ist das Phänomen der Adhäsion. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit sind die Schleifkraft und die Temperatur relativ hoch, wodurch die Oberfläche verbrannt und Risse verursacht werden. Kang hat einige experimentelle Studien durchgeführt, um Verbrennungen und Risse während der Verarbeitung zu reduzieren. Sie haben das Gefühl, dass sie eine weichere Schleifscheibe wie Siliziumkarbid- oder Siliziumkarbidschleifscheiben anstelle von Korundschleifscheiben verwenden können. Die Korundschleifscheibe ist mit einem Harz und die erstere mit einer Keramik verbunden. Darüber hinaus ist bei den Bearbeitungsparametern zu beachten, dass beispielsweise die Geschwindigkeit der Schleifscheibe nicht zu hoch sein darf und die experimentelle Auswertung 20 Meter pro Sekunde nicht überschreiten darf. Die Schleiftiefe sollte nicht zu groß sein und 0,02 mm nicht überschreiten. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks ist ebenfalls erforderlich, möglicherweise innerhalb von 12 bis 16 Metern pro Minute. Die Polierflüssigkeit muss nicht nur Wärme gut ableiten, sondern betont auch den Schmiereffekt und kann das Auftreten von Verklebungen wirksam unterdrücken. Beim Trockenmahlen kann der Schmierstoff mit einem Festschmierstoff imprägniert werden.
Bindungsphänomen der Titanlegierungsschleifscheibe und ihre Rückhaltemaßnahmen
Titanlegierungen haben im Allgemeinen höhere Schleiftemperaturen und größere Normalkräfte während des Schleifprozesses. Diese starke plastische Verformung tritt in der Titanlegierung in der Schleifzone auf, und eine physikalische oder chemische Adsorption zwischen dem Schleifmittel und dem Metall erzeugt einen Bindungseffekt, der Grund für die Übertragung des Grundmetalls auf die Schleifpartikel ist der Effekt der Scherkräfte. Dies führt dazu, dass sich die Schleifscheibe verbindet und die Schleifpartikel schließlich brechen. Wenn die Schleifkraft die Haftung zwischen den Schleifmitteln übersteigt, lösen sich das Schleifmittel und der Klebstoff von der Schleifscheibe ab.
Hohe Geschwindigkeit und effizientes Schleifen
Einige Wissenschaftler haben Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsschleifen von TC4-Titanlegierungsmaterialien durchgeführt. In dieser Studie wurde der Einfluss der Schleifkraft und der Schleifmenge pro Flächeneinheit auf die Schleifmenge analysiert. Wenn die Drahtgeschwindigkeit vs zunimmt, nimmt die Schleifkraft pro Flächeneinheit signifikant ab. Wenn jedoch die Tischgeschwindigkeit vw und die Schleifentiefe ap zunehmen, nimmt die Schleifkraft pro Flächeneinheit zu. Wenn die Geschwindigkeit der Schleifscheibenlinie vs zunimmt, ist sie höher als die Schleifenergie, aber wenn die Tischgeschwindigkeit vw und die Schleiftiefe zunehmen, ist sie niedriger als die Schleifenergie.
(1) Aufgrund seiner instabilen chemischen Zusammensetzung.
Die TC4-Titanlegierung reagiert mit Sauerstoff und Stickstoff unter thermischer Verformung und sogar mit etwas sauerstoffhaltigem Gas, und die Reaktion haftet an der Oberfläche des Werkstücks, um Zunder zu erzeugen. Wenn die Temperatur höher als 900 ° C ist, erzeugt die an der Oberfläche des Werkstücks angebrachte Oxidablagerung Ablagerungen. Auf diese Weise können Sauerstoff- und Stickstoffelemente in das Metall eindringen und darin diffundieren und schließlich einen Oberflächengetter bilden. Höhere Härte und geringere Plastizität sind Eigenschaften der Getterungsschicht.
(2) Die Leistung von Zementit in metallografischen Strukturen ist eine komplexe Fe-C-Verbindung mit einer Vickers-Härte von bis zu HV1100 und nahezu keiner Schlagzähigkeit.
(3) Wärmeleitfähigkeit ist nicht hoch: Wenn die Wärmeleitfähigkeit einer Titanlegierung mit anderen Legierungen wie Aluminiumlegierungen verglichen wird, beträgt die Wärmeleitfähigkeit nur 1/15 der Aluminiumlegierung und 1/5 des Stahls. Die Temperaturleitfähigkeit von Titanlegierungen ist wesentlich niedriger als die Temperaturleitfähigkeit von Aluminiumlegierungen und Stählen. Die Temperaturleitfähigkeit beträgt nur 1/15 Aluminiumlegierung und 2/7 Stahl. Diese haben einen großen Einfluss auf die Oberflächenqualität einiger Teile aus Titanlegierungen.
Hauptschleifeigenschaften der Titanlegierung:
(1) Das Problem der Schleifscheibenbindung ist sehr ernst.
Die Oberfläche der Schleifscheibe ist mit einer Titanlegierung verklebt und die Oberfläche der Klebefläche ist wie Rauch. Der Hauptgrund ist, dass das Bindemittel (Titanpulver) während des Schleifprozesses abfällt, wodurch die Schleifpartikel mit einem Bruch abfallen und schließlich die Schleifscheibe ernsthaft beschädigen.
(2) Große Schleifkraft und hohe Schleiftemperatur.
Bei dem Einzelschleiftest wurde festgestellt, dass beim Schleifen der Titanlegierung ein großer Anteil ein Gleitprozess war und die Kontaktzeit zwischen den Schleifpartikeln und dem Werkstück sehr kurz war. In dieser sehr kurzen Zeit treten starke Reibung und starke elastische und plastische Verformungen auf, und dann wird die Titanlegierung in Stücke zermahlen, was eine große Schleifwärme erzeugt, und die Schleiftemperatur kann bis zu 1500 ° C betragen.
(3) Das Schleifen kann hauptsächlich aufgrund einer komplizierten Verformung Laminierungsrisse verursachen.
Als mehr streifenförmige Späne gebildet wurden, wurde 45 Stahl mit einer weißen Korundschleifscheibe (WA60KV) geschliffen. Bei der Bildung eines laminierten Chips wurde die Titanlegierung mit einer grünen Siliciumcarbid-Schleifscheibe (GC46KV) geschliffen.
(4) Die chemische Aktivität der TC4-Titanlegierung ist unter Hochtemperaturbedingungen sehr aktiv. Es ist leicht, mit Elementen wie Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff in der Luft zu reagieren, um eine spröde harte metamorphe Schicht wie Titandioxid, Titannitrid oder Titanhydrid zu bilden, was zu einer Abnahme der Plastizität von TC4 führt.
(5) Beim Schleifen von Titanlegierungen tritt das Problem auf, das schwer zu lösen ist, hauptsächlich weil die Schleifwärme im einlaufenden Werkstück schwer abzugeben ist. Es ist leicht, Teile des Werkstücks zu verformen, zu verbrennen und sogar zu knacken. Daher treten auf der Oberfläche des Werkstücks unterschiedliche Rauheitsgrade auf.
Lösung
Maßnahmen zur Beseitigung von Verbrennungen und Rissen beim Schleifen von Titanlegierungen
Bei der Bearbeitung von TC4-Titanlegierungen mit einer Schleifscheibe treten einige Probleme auf. Schwerwiegender ist das Phänomen der Adhäsion. Aufgrund der hohen Geschwindigkeit sind die Schleifkraft und die Temperatur relativ hoch, wodurch die Oberfläche verbrannt und Risse verursacht werden. Kang hat einige experimentelle Studien durchgeführt, um Verbrennungen und Risse während der Verarbeitung zu reduzieren. Sie haben das Gefühl, dass sie eine weichere Schleifscheibe wie Siliziumkarbid- oder Siliziumkarbidschleifscheiben anstelle von Korundschleifscheiben verwenden können. Die Korundschleifscheibe ist mit einem Harz und die erstere mit einer Keramik verbunden. Darüber hinaus ist bei den Bearbeitungsparametern zu beachten, dass beispielsweise die Geschwindigkeit der Schleifscheibe nicht zu hoch sein darf und die experimentelle Auswertung 20 Meter pro Sekunde nicht überschreiten darf. Die Schleiftiefe sollte nicht zu groß sein und 0,02 mm nicht überschreiten. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Werkstücks ist ebenfalls erforderlich, möglicherweise innerhalb von 12 bis 16 Metern pro Minute. Die Polierflüssigkeit muss nicht nur Wärme gut ableiten, sondern betont auch den Schmiereffekt und kann das Auftreten von Verklebungen wirksam unterdrücken. Beim Trockenmahlen kann der Schmierstoff mit einem Festschmierstoff imprägniert werden.
Bindungsphänomen der Titanlegierungsschleifscheibe und ihre Rückhaltemaßnahmen
Titanlegierungen haben im Allgemeinen höhere Schleiftemperaturen und größere Normalkräfte während des Schleifprozesses. Diese starke plastische Verformung tritt in der Titanlegierung in der Schleifzone auf, und eine physikalische oder chemische Adsorption zwischen dem Schleifmittel und dem Metall erzeugt einen Bindungseffekt, der Grund für die Übertragung des Grundmetalls auf die Schleifpartikel ist der Effekt der Scherkräfte. Dies führt dazu, dass sich die Schleifscheibe verbindet und die Schleifpartikel schließlich brechen. Wenn die Schleifkraft die Haftung zwischen den Schleifmitteln übersteigt, lösen sich das Schleifmittel und der Klebstoff von der Schleifscheibe ab.
Hohe Geschwindigkeit und effizientes Schleifen
Einige Wissenschaftler haben Hochgeschwindigkeits- und Hochleistungsschleifen von TC4-Titanlegierungsmaterialien durchgeführt. In dieser Studie wurde der Einfluss der Schleifkraft und der Schleifmenge pro Flächeneinheit auf die Schleifmenge analysiert. Wenn die Drahtgeschwindigkeit vs zunimmt, nimmt die Schleifkraft pro Flächeneinheit signifikant ab. Wenn jedoch die Tischgeschwindigkeit vw und die Schleifentiefe ap zunehmen, nimmt die Schleifkraft pro Flächeneinheit zu. Wenn die Geschwindigkeit der Schleifscheibenlinie vs zunimmt, ist sie höher als die Schleifenergie, aber wenn die Tischgeschwindigkeit vw und die Schleiftiefe zunehmen, ist sie niedriger als die Schleifenergie.
