Processamento de titânio: propriedades iniciais do material, dificuldades e tipos de processamento, princípio de funcionamento, técnicas e recomendações de especialistas

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2024-01-02 14:01

Hoje existe um grupo de metais para os quais é necessário criar condições especiais antes de começar a trabalhar com eles. A usinagem de titânio se enquadra nesta categoria de trabalho. Todas as dificuldades e características do processo se devem ao fato de este material ser caracterizado pelo aumento da dureza.

Descrição

Titanium caracteriza-se por ser muito forte, ter uma cor prateada e também ser extremamente resistente ao processo de ferrugem. Devido ao fato de um filme de TiO_{2 ser formado na superfície do metal, ele tem boa resistência a todas as influências externas. Somente a influência de substâncias que contêm álcalis em sua composição pode afetar negativamente as propriedades do titânio. Em contato com esses produtos químicos, a matéria-prima perde suas características de resistência.}

Devido à alta resistência do produto, no torneamento de titânio é necessário o uso de uma ferramenta de liga ultra-dura e outras condições especiais ao trabalhar em torno CNC.

O que devo considerar ao processar?

Se for necessário trabalhar com titânio, as seguintes propriedades devem ser levadas em consideração:

• O primeiro é furar. A usinagem de titânio usando um torno cria altas temperaturas, fazendo com que o material derreta e grude na ferramenta de corte.
• Durante o processamento, também ocorre poeira fina dispersa. Pode detonar e, portanto, é muito importante seguir rigorosamente todas as normas de segurança durante a operação.
• Para realizar o processo de corte de alta qualidade desse metal pesado, é necessária uma ferramenta que possa fornecer o modo apropriado.
• Também é necessário selecionar uma ferramenta especial para o corte, pois o titânio é caracterizado por baixa condutividade térmica.

Após o término do processamento do titânio, a peça acabada é geralmente aquecida, após o que é deixada resfriar ao ar livre. Assim, uma película protetora é criada na superfície do material, conforme descrito acima.

Classificação dos métodos de processamento

Para cortar tais matérias-primas é necessária uma ferramenta especial, bem como um torno CNC. O processo em si é dividido em várias operações, cada uma realizada de acordo com sua própria tecnologia.

As operações em si podem ser básicas, intermediárias ou preliminares.

Ao processar titânio em máquinas, você precisa lembrar que a vibração ocorre neste momento. Para parcialmentePara resolver este problema, você pode fixar a peça de trabalho em vários estágios e também fazê-lo o mais próximo possível do fuso. Para reduzir a influência da temperatura no processo de usinagem, recomenda-se o uso de fresas de metal duro de grão fino sem cobertura e pastilhas PVD especiais. Aqui vale a pena prestar atenção ao fato de que durante o processamento do titânio por corte, de 85 a 90% de toda a energia será convertida em calor, que será absorvido pelos cavacos, pela peça a ser processada, pelas fresas e pelo líquido que se destina ao resfriamento. Normalmente a temperatura na área de trabalho atinge 1000-1100 graus Celsius.

Ajuste os parâmetros de processamento

Ao processar um material tão resistente, há três parâmetros principais a serem considerados:

• ângulo de fixação da ferramenta de trabalho;
• taxa de avanço;
• velocidade de corte.

Se você ajustar esses parâmetros, poderá usá-los para alterar a temperatura de processamento. Sob diferentes modos de processamento, diferentes parâmetros dessas características são observados.

Para pré-tratamento com corte da camada superior de até 10 mm, é permitida uma tolerância de 1 mm. Para trabalhar neste modo, geralmente são definidos os seguintes parâmetros. Em primeiro lugar, o ângulo de fixação é de 3 a 10 mm e, em segundo lugar, a taxa de avanço é de 0,3 a 0,8 mm e a velocidade de corte é definida para 25 m/min.

Uma versão intermediária do processamento de titânio envolve o corte da camada superior de 0,5 a 4 mm, bem como a formação de uma camada uniforme de 1 mm de tolerância. Ângulo de fixação 0,5-4 mm, dimensão de alimentação 0,2-0,5 mm, velocidade de alimentação 40-80 m/min.

A principal opção de processamento é a remoção de uma camada de 0,2-0,5 mm, bem como a remoção de tolerâncias. A velocidade de trabalho é de 80-120 m/min, o ângulo de fixação é de 0,25-0,5 mm e a taxa de alimentação é de 0,1-0,4 mm.

Também é muito importante observar aqui que a usinagem de titânio em tais equipamentos é sempre realizada apenas quando uma emulsão especial de resfriamento é fornecida. A substância é fornecida sob pressão à ferramenta de trabalho. Isso é necessário para criar um modo de operação de temperatura normal.

Ferramenta de processamento

Os requisitos para a ferramenta de processamento de materiais são bastante altos. Na maioria das vezes, o processamento de titânio e ligas é realizado usando cortadores com cabeças removíveis e instalados em máquinas CNC. Durante a operação, a ferramenta de trabalho está sujeita a desgaste abrasivo, adesivo e difuso. Atenção especial deve ser dada ao desgaste difuso, pois neste momento ocorre o processo de dissolução do material de corte e do bloco de titânio. Esses processos são mais ativos se a temperatura estiver na faixa de 900 a 1200 graus Celsius.

Requisitos da ferramenta

Uma característica do processamento de titânio também é que é necessário selecionar uma ferramenta de trabalho dependendo do modo de operação selecionado.

Para trabalhar em modo preliminar, as pastilhas mais utilizadas são as redondas ou quadradas iC19. Essas placas são feitas de uma liga especial, marcada como H13A e sem revestimento.

Para processar com sucesso o titânio de forma intermediária, já é necessário usar apenas pastilhas redondas da mesma liga H13A ou da liga GC1155 com revestimento PDV.

Para o método de processamento básico mais responsável, são utilizados bicos redondos com arestas de corte de retificação, que são feitos de ligas H13A, GC 1105, CD 10.

É importante acrescentar que na usinagem em tornos CNC é permitido o menor desvio da forma da peça especificada nos termos de referência. Na maioria das vezes, os elementos feitos de tal liga não apresentam desvios da norma.

Problema de processamento principal

O principal problema encontrado no processamento desta matéria-prima é a aderência e o desgaste da ferramenta. Por causa disso, o tratamento térmico do titânio é muito difícil. Além disso, muitos problemas são causados pelo fato de o metal ter uma condutividade térmica muito baixa. Devido ao fato de que outros metais resistem ao calor muito mais fraco, quando em contato com o titânio, na maioria das vezes formam uma liga. Esta é a principal razão para o desgaste rápido da ferramenta. Para reduzir um pouco o desgaste e a aderência, bem como desviar parte do calor gerado, os especialistas recomendam fazer o seguinte:

• Primeiro, você deve usar refrigerante;
• em segundo lugar, ao afiarpeças de trabalho, por exemplo, ferramentas dos mesmos materiais pesados devem ser usadas;
• terceiro, ao processar matérias-primas com cortadores, a velocidade é significativamente reduzida para reduzir o calor.

Oxidação e nitretação de titânio

Vale a pena começar com a nitretação de titânio, pois esse tipo de tratamento é muito mais difícil que a oxidação. O processo tecnológico é o seguinte. O produto de titânio é aquecido a 850-950 graus Celsius, após o que a peça deve ser colocada em um ambiente com gás nitrogênio puro por vários dias. Depois disso, forma-se um filme de nitreto de titânio na superfície do elemento, devido a reações químicas que ocorrerão durante esses dias. Se tudo correu bem, um filme de cor dourada aparecerá no titânio, que se distinguirá por maior resistência e resistência à abrasão.

Quanto à oxidação do titânio, o método é muito comum e pertence, como o anterior, ao tratamento térmico do titânio. O início do processo não é diferente da nitretação, a peça deve ser aquecida a uma temperatura de 850 graus Celsius. Mas o processo de resfriamento não ocorre de forma gradual e em meio gasoso, mas de forma abrupta e com o uso de um líquido. Assim, é possível obter um filme sobre a superfície do titânio, que ficará firmemente aderido a ele. A presença deste tipo de filme na superfície leva a um aumento de resistência e resistência à abrasão em 15-100 vezes.

Conexão de peças

Em alguns casos, os produtos de titânio fazem parte de um grandedesenhos. Isso sugere a necessidade de conectar diferentes materiais.

Para conectar produtos a partir desta matéria-prima, são utilizados quatro métodos principais. O principal é a soldagem, a brasagem também é usada, um método de conexão mecânica que envolve o uso de rebites e conexão aparafusada. Até o momento, o principal método de processamento para conectar produtos em uma estrutura é a soldagem em um ambiente de gás inerte ou fluxos especiais sem oxigênio.

Quanto à soldagem, este método é usado somente se a soldagem for impossível ou impraticável. Este processo é complicado por algumas reações químicas que ocorrem como resultado da soldagem. Para fazer uma conexão mecânica com parafusos ou rebites, você também precisará usar um material especial.