Μέθοδοι Μηχανουργικής Επεξεργασίας και Τεχνολογία Ελέγχου Ακεραιότητας Επιφανειών για Κράματα Τιτανίου Αεροδιαστημικής

Ανάλυση των διαδικασιών κατεργασίας κράματος τιτανίου με βάση τα χαρακτηριστικά μηχανικής κατεργασίας, τα εργαλεία, τις παραμέτρους στερέωσης και κοπής, με εισαγωγή στις τεχνικές ελέγχου ακεραιότητας επιφάνειας

Ανώτερος Μηχανικός Huang Qiang

1. Εισαγωγή

Τα τελευταία χρόνια, η ζήτηση για κράματα τιτανίου στην αεροπορική βιομηχανία έχει αυξηθεί σημαντικά. Τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε μεγάλα αεροσκάφη. Ως εξαιρετικό υλικό κατασκευής για αεροσκάφη και κινητήρες, τα κράματα τιτανίου διαθέτουν υψηλή δομική αντοχή, μικρό βάρος και καλή αντοχή στη διάβρωση. Η δυνατότητα μηχανικής επεξεργασίας των υλικών από κράμα τιτανίου οδηγεί συχνά σε κακή ακεραιότητα της επιφάνειας του τεμαχίου εργασίας μετά την κατεργασία. Παρακάτω, παρουσιάζονται οι μέθοδοι μηχανικής κατεργασίας και οι τεχνολογίες ελέγχου ακεραιότητας επιφανειών για κράματα τιτανίου αεροδιαστημικής από τις πτυχές των χαρακτηριστικών μηχανικής κατεργασίας, των εργαλείων κοπής, της επιλογής στερέωσης και των παραμέτρων κοπής.

2. Χαρακτηριστικά και εφαρμογές των κραμάτων τιτανίου

Στην αεροπορική βιομηχανία, τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται κυρίως για την κατασκευή εξαρτημάτων όπως δίσκους συμπιεστή κινητήρα, κούφια πτερύγια ανεμιστήρα, δίσκους τουρμπίνας και κελύφη περιβλήματος, καθώς και δομικά μέρη όπως μεγάλα μηχανήματα προσγείωσης αεροσκαφών, εξωτερικά τμήματα πτερυγίων, επιφάνειες ατράκτου, πόρτες, υδραυλικά συστήματα και εξαρτήματα. Επί του παρόντος, το ποσοστό χρήσης κραμάτων τιτανίου στην αεροπορική βιομηχανία έχει αυξηθεί από 6% σε πάνω από 15%. Το Boeing 777 χρησιμοποιεί 7%–9% εξαρτήματα από κράμα τιτανίου. Για να επιτευχθεί μείωση της κατανάλωσης καυσίμου κατά 20%, επενδύθηκαν περίπου 2 δισεκατομμύρια RMB στην ανάπτυξη του Boeing 787 ειδικά για την έρευνα αντικατάστασης κραμάτων αλουμινίου με κράματα τιτανίου σε ορισμένα μέρη του αεροσκάφους, με αποτέλεσμα την περιεκτικότητα σε κράμα τιτανίου 15% στο πλαίσιο αεροσκάφους Boeing 787. Σε εγχώρια μεγάλα έργα αεροσκαφών, η χρήση κραμάτων τιτανίου αυξήθηκε σταδιακά από 4,8% στο περιφερειακό τζετ ARJ21 σε πάνω από 9% στο χιτώνιο C919.

Οι απαιτήσεις για δομικό ελαφρύ βάρος και υψηλή αντοχή στον τομέα της αεροπορίας το καθιστούν ολοένα και περισσότερο εξαρτημένο από κράματα τιτανίου. Με βάση την αντοχή και την απόδοση σε υψηλή θερμοκρασία, τα κράματα τιτανίου μπορούν να ταξινομηθούν σε α κράματα τιτανίου, β κράματα τιτανίου, α+β κράματα τιτανίου και διαμεταλλικές ενώσεις τιτανίου-αλουμινίου, μεταξύ των οποίων τα κράματα τιτανίου α+β (όπως το Ti6Al4V) είναι τα πιο ευρέως χρησιμοποιούμενα. Τα κράματα τιτανίου α έχουν καλή θερμική συγκόλληση και ισχυρή αντοχή στην οξείδωση, αλλά μέση σκληρότητα. Τα κράματα τιτανίου β έχουν καλύτερη σφυρηλάτηση, ψυχρή μορφοποίηση και ικανότητα ενίσχυσης της θερμικής επεξεργασίας. Τα κράματα τιτανίου α+β έχουν καλή σκληρότητα, είναι συγκολλούμενα και μπορούν να ενισχυθούν με θερμική επεξεργασία και έχουν καλή αντοχή στην κόπωση.

Η υλική σύνθεση του Ti6Al4V περιλαμβάνει κυρίως Ti, Al, V, Fe, O, C, Si, Cu και μικρές ποσότητες N, H, B και Y. Τα κράματα τιτανίου έχουν εξαιρετικές ολοκληρωμένες μηχανικές ιδιότητες, χαμηλή πυκνότητα και καλή αντοχή στη διάβρωση. Ως υλικό κραμάτων υψηλής αντοχής, προωθούνται συνεχώς για χρήση σε αεροκινητήρες και στην αεροπορική βιομηχανία. Ωστόσο, οι υψηλές θερμοκρασίες και οι υψηλές δυνάμεις κοπής κατά τη μηχανική κατεργασία των κραμάτων τιτανίου οδηγούν σε σοβαρή σκλήρυνση της κατεργασμένης επιφάνειας, επιδεινώνοντας τη φθορά του εργαλείου και καταλήγοντας σε κακή μηχανική κατεργασία. Αυτοί οι παράγοντες είναι επιζήμιοι για την επίτευξη καλής ποιότητας επιφάνειας και επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου και την απόδοση του κινητήρα. Παρακάτω, χρησιμοποιώντας το Ti6Al4V ως αντικείμενο έρευνας και συνδυάζοντας την εμπειρία που έχει συσσωρευτεί στην παραγωγική πρακτική, παρουσιάζονται οι επιδόσεις κοπής, οι μέθοδοι μηχανικής κατεργασίας και οι τεχνικές επιθεώρησης επιφάνειας για εξαρτήματα από κράμα τιτανίου.

3. Μέθοδοι κατεργασίας κραμάτων τιτανίου

3.1 Επιλογή εργαλείου

Τα υλικά εργαλείων για την κατεργασία κραμάτων τιτανίου πρέπει να έχουν χαρακτηριστικά όπως καλή σκληρότητα, θερμή σκληρότητα, διάχυση θερμότητας και αντοχή στη φθορά. Επιπλέον, τα εργαλεία πρέπει να πληρούν απαιτήσεις όπως αιχμηρές ακμές κοπής και λεία επιφάνεια. Κατά την κατεργασία υλικών από κράμα τιτανίου, προτιμώνται εργαλεία καρβιδίου με καλή θερμική αγωγιμότητα και υψηλή αντοχή, με μικρή γωνία κλίσης και μεγάλη γωνία ανακούφισης. Για να αποφευχθεί το θρυμματισμό και το σπάσιμο του άκρου του εργαλείου, η κοπτική άκρη στο άκρο θα πρέπει να έχει στρογγυλεμένη μετάβαση. Η κοπτική άκρη πρέπει να διατηρείται αιχμηρή κατά τη μηχανική κατεργασία για να διευκολυνθεί η έγκαιρη αφαίρεση του τσιπ και να αποφευχθεί η πρόσφυση των τσιπ.

Κατά τη μηχανική κατεργασία κραμάτων τιτανίου, για την αποφυγή αντιδράσεων συγγένειας μεταξύ του υποστρώματος/επικάλυψης εργαλείου και του κράματος τιτανίου, που θα επιτάχυναν τη φθορά του εργαλείου, αποφεύγονται γενικά τα καρβίδια που περιέχουν τιτάνιο και τα εργαλεία επίστρωσης με βάση το τιτάνιο. Η πολυετής πρακτική παραγωγής έχει διαπιστώσει ότι αν και τα εργαλεία καρβιδίου που περιέχουν τιτάνιο είναι επιρρεπή σε πρόσφυση και φθορά, διαθέτουν εξαιρετική ικανότητα φθοράς κατά της διάχυσης, ειδικά κατά την κοπή υψηλής ταχύτητας, όπου η απόδοσή τους είναι σημαντικά καλύτερη από τα εργαλεία καρβιδίου τύπου YG.

Μεγάλοι παγκόσμιοι κατασκευαστές εργαλείων έχουν εισαγάγει ένθετα κοπής ειδικά για την κατεργασία εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου. Οι συνεχείς βελτιώσεις στα υλικά εργαλείων και στα υλικά επικάλυψης έχουν ενισχύσει την απόδοση κοπής των υλικών από κράμα τιτανίου και προώθησαν την ανάπτυξη της βιομηχανίας κραμάτων τιτανίου. Για παράδειγμα, τα ένθετα IC20 της ISCAR, με αιχμηρές ακμές κοπής, είναι κατάλληλα για φινίρισμα τεμαχίων από κράμα τιτανίου. Τα ένθετα IC907 του βελτιώνουν αποτελεσματικά την αντοχή στη φθορά, κατάλληλα για τραχύτητα και ημι-τελική επεξεργασία. Τα CP200 και CP500 της SECO για την κατεργασία κραμάτων τιτανίου είναι υψηλής σκληρότητας, εξαιρετικά λεπτά υλικά ένθετων κόκκων που χρησιμοποιούν τεχνολογία φυσικής εναπόθεσης ατμών (PVD). Τα WSM30, WSM20 και WAM20 της Walter, που χρησιμοποιούν επιστρώσεις TiCN, TiAlN, TiN και Al2O3, προσφέρουν ισχυρή αντοχή στην παραμόρφωση και τη φθορά. Τα εργαλεία και οι επικαλύψεις που χρησιμοποιούνται συνήθως για κατεργασία κράματος τιτανίου φαίνονται στον Πίνακα 1.

Σύμφωνα με στατιστικά στοιχεία, ο κλάδος της αεροπορικής κατασκευής βασίζεται σε μεγάλο βαθμό σε εισαγόμενα εργαλεία και η εξάρτηση είναι ακόμη μεγαλύτερη για δύσκολα στη μηχανή υλικά όπως τα κράματα τιτανίου. Ως εκ τούτου, η προώθηση της ανάπτυξης και της εφαρμογής οικιακών εργαλείων και υλικών επίστρωσης είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος για τη θεμελιώδη επίλυση του προβλήματος της κατεργασίας κράματος τιτανίου στην Κίνα.

3.2 Φθορά εργαλείων και λύσεις

Κατά τη μηχανική κατεργασία κραμάτων τιτανίου σε υψηλές ταχύτητες κοπής και μεγάλα βάθη κοπής, σχηματίζεται φθορά κρατήρα (πλευρική φθορά) στην επιφάνεια της τσουγκράνας στο σημείο της υψηλότερης θερμοκρασίας κοπής, με διακριτή γη μεταξύ του κρατήρα και της κοπτικής ακμής. Το πλάτος και το βάθος του κρατήρα σταδιακά επεκτείνονται καθώς προχωρά η φθορά, μειώνοντας την ακαμψία της κοπτικής ακμής, οδηγώντας ενδεχομένως σε θρυμματισμό εάν το εργαλείο συνεχίσει να χρησιμοποιείται. Μικρογραφίες ηλεκτρονίων της φθοράς του ένθετου φαίνονται στο Σχήμα 1.

α) Φθορά κρατήρα με φαινόμενο θρυμματισμού. β) Φθορά πλευρών

γ) Ενσωματωμένη άκρη

Κατά τη διάρκεια της μηχανικής κατεργασίας κράματος τιτανίου, η έντονη τριβή μεταξύ του ένθετου και του τεμαχίου εργασίας προκαλεί φθορά στην όψη του ανάγλυφου κοντά στην κοπτική ακμή, σχηματίζοντας ένα μικρό έδαφος φθοράς με μηδενική γωνία ανακούφισης, γνωστό ως φθορά πλευρών. Επιπλέον, λόγω της σκλήρυνσης εργασίας των κραμάτων τιτανίου, το πάχος κοπής στη μύτη του εργαλείου στη δευτερεύουσα κοπτική ακμή μειώνεται σταδιακά, προκαλώντας την ολίσθηση της κοπτικής ακμής, γεγονός που οδηγεί επίσης σε σημαντική φθορά στην όψη του ανάγλυφου.

Μετά τη φθορά του εργαλείου, οι παράμετροι κοπής, όπως η ταχύτητα κοπής και ο ρυθμός τροφοδοσίας, μπορούν να ρυθμιστούν παρατηρώντας τη μορφολογία και το χρώμα των τσιπ, καθώς και τη δύναμη, τον ήχο και τους κραδασμούς της μηχανής, για να ελεγχθεί η μη φυσιολογική φθορά της επιφάνειας της γκανιότας. Η χρήση γεωμετριών ενθέτων με θετική γωνία κλίσης, η επιλογή υλικών ή επικαλύψεων ένθετων ανθεκτικών στη φθορά, μπορεί να βελτιώσει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου.

Το χτισμένο άκρο (BUE) είναι επιρρεπές να σχηματιστεί κατά τη μηχανική κατεργασία κράματος τιτανίου. Όταν το BUE είναι σταθερό, μπορεί να προστατεύσει το εργαλείο ενεργώντας ως αιχμή. Ωστόσο, όταν το BUE αυξάνεται σε κάποιο βαθμό, η κορυφή του εκτείνεται πέρα ​​από την αιχμή, αυξάνοντας την πραγματική γωνία κλίσης εργασίας. Η συσσώρευση και η αποκόλληση του BUE επηρεάζουν άμεσα την ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας. Τα θραύσματα BUE που προσκολλώνται στην κατεργασμένη επιφάνεια του κράματος τιτανίου σχηματίζουν σκληρές κηλίδες και γρέζια, επηρεάζοντας την ποιότητα της επιφάνειας. Η ακανόνιστη απόρριψη και η αναγέννηση του BUE προκαλούν διακυμάνσεις στη δύναμη κοπής, οδηγώντας σε φλυαρία και επηρεάζοντας τη διάρκεια ζωής του εργαλείου. Οι συνήθεις μέθοδοι στην παραγωγική πρακτική για τη μείωση ή την αποφυγή του σχηματισμού BUE στην κοπή από κράμα τιτανίου περιλαμβάνουν: αύξηση της ταχύτητας κοπής, σταδιακή αύξηση του βάθους κοπής στο βέλτιστο. χρήση υλικών ένθετων με επίστρωση PVD. χρησιμοποιώντας συστήματα ψύξης υψηλής πίεσης κ.λπ.

Στις εργασίες κοπής, λόγω της χαμηλής πλαστικότητας των κραμάτων τιτανίου, η περιοχή επαφής μεταξύ του τσιπ και της επιφάνειας τσουγκράνας είναι μικρή και η φθορά του εργαλείου εμφανίζεται κυρίως στην επιφάνεια κουνιών του εργαλείου τόρνευσης. Επομένως, τα ένθετα κοπής θα πρέπει να επιλέγονται με μικρή γωνία κλίσης, συνήθως 0° έως 5°. Μια μικρή γωνία κλίσης αυξάνει αποτελεσματικά την περιοχή επαφής μεταξύ του τσιπ και της επιφάνειας γκανιότας, βοηθώντας στη διάχυση της θερμότητας που συγκεντρώνεται κοντά στην κοπτική άκρη. Η επιλογή γωνίας ανακούφισης από 5° έως 10° μπορεί να μειώσει την τριβή μεταξύ του εργαλείου και του εξαρτήματος. Η επιλογή ενός συνδυασμού επιφάνειας επαφής σχήματος V μεταξύ της βάσης εισαγωγής και της βάσης εργαλείου, μια στιβαρή δομή σύσφιξης, μπορεί να βελτιώσει αποτελεσματικά την ακαμψία σύσφιξης της βάσης εργαλείου, να εξαλείψει τους κραδασμούς του εργαλείου και να βελτιώσει την ποιότητα της επιφάνειας του κατεργασμένου τεμαχίου από κράμα τιτανίου.

3.3 Επιλογή εξαρτήματος

Κατά την τοποθέτηση και τη σύσφιξη τεμαχίων εργασίας από κράμα τιτανίου, η αλληλεπίδραση μεταξύ της δύναμης σύσφιξης του εξαρτήματος και της δύναμης στήριξης στο τεμάχιο εργασίας μπορεί να προκαλέσει παραμόρφωση τάσης στην ελεύθερη κατάσταση. Η αντίσταση της δύναμης κοπής κατά τη μηχανική κατεργασία κράματος τιτανίου είναι σημαντική, επομένως το σύστημα διεργασίας πρέπει να έχει επαρκή ακαμψία. Η δομή τοποθέτησης και οι διαστάσεις του τεμαχίου πρέπει να αναλυθούν, επιλέγοντας σταθερά και αξιόπιστα σημεία αναφοράς και προσθέτοντας βοηθητικά στηρίγματα ή χρησιμοποιώντας υπερβολικό περιορισμό εάν είναι απαραίτητο για να αυξηθεί η ακαμψία του εξαρτήματος. Επειδή τα κράματα τιτανίου είναι επιρρεπή σε παραμόρφωση, η δύναμη σύσφιξης δεν πρέπει να είναι υπερβολική. μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένα δυναμόκλειδο εάν είναι απαραίτητο για να εξασφαλιστεί σταθερή δύναμη σύσφιξης. Επιπλέον, όταν χρησιμοποιείτε εξαρτήματα για την τοποθέτηση και τη σύσφιξη εξαρτημάτων από κράμα τιτανίου, διασφαλίστε καλή εφαρμογή μεταξύ της επιφάνειας τοποθέτησης του εξαρτήματος και της επιφάνειας τοποθέτησης του τεμαχίου εργασίας και εξισορροπήστε τη δύναμη σύσφιξης του εξαρτήματος με τη δύναμη στήριξης του τεμαχίου εργασίας. Για σχετικά μεγάλες επιφάνειες σύσφιξης, θα πρέπει να χρησιμοποιείται όσο το δυνατόν περισσότερο μια μέθοδος κατανεμημένης σύσφιξης για να αποφευχθεί η παραμόρφωση που προκαλείται από συγκεντρωμένη πίεση. Τα σημεία σύσφιξης των σφιγκτήρων στερέωσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντά στην κατεργασμένη επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας για να μειωθούν οι κραδασμοί που δημιουργούνται κατά την κοπή από κράμα τιτανίου.

Η χρήση εξαρτημάτων, εργαλείων μέτρησης ή διαφόρων προσωρινών εργαλείων που περιέχουν μόλυβδο, ψευδάργυρο, χαλκό, κασσίτερο, κάδμιο ή μέταλλα χαμηλού σημείου τήξης απαγορεύεται αυστηρά για την κατεργασία κράματος τιτανίου. Ο εξοπλισμός, τα εξαρτήματα και τα εργαλεία που χρησιμοποιούνται για το κράμα τιτανίου θα πρέπει να διατηρούνται καθαρά και αμόλυντα. Τα τεμάχια εργασίας από κράμα τιτανίου θα πρέπει να καθαρίζονται αμέσως μετά την κατεργασία και δεν επιτρέπονται υπολείμματα μολύβδου, ψευδαργύρου, χαλκού, κασσίτερου, καδμίου, μετάλλων χαμηλού σημείου τήξης κ.λπ. σε επιφάνειες από κράμα τιτανίου. Θα πρέπει να χρησιμοποιούνται ειδικά δοχεία μεταφοράς κατά τη μετακίνηση και το χειρισμό τεμαχίων εργασίας από κράμα τιτανίου για να αποφευχθεί η ανάμειξη και η αποθήκευση τους με τεμάχια εργασίας άλλων υλικών. Κατά την επιθεώρηση και τον καθαρισμό λεπτώς επεξεργασμένων επιφανειών από κράμα τιτανίου, φοράτε καθαρά γάντια για να αποφύγετε τη μόλυνση λαδιού και τα δακτυλικά αποτυπώματα, τα οποία θα μπορούσαν να προκαλέσουν ρωγμές λόγω διάβρωσης και να επηρεάσουν την απόδοση σέρβις του τεμαχίου εργασίας από κράμα τιτανίου.

3.4 Παράμετροι κοπής

Οι κύριες παράμετροι κοπής για τα κράματα τιτανίου είναι η ταχύτητα κοπής, ο ρυθμός τροφοδοσίας και το βάθος κοπής, με την ταχύτητα κοπής να είναι ο κύριος παράγοντας που επηρεάζει τη μηχανική του ικανότητα. Συγκριτικές δοκιμές μεταξύ κοπής σταθερής ταχύτητας περιστροφής και κοπής σταθερής επιφανειακής ταχύτητας τεμαχίων εργασίας από κράμα τιτανίου δείχνουν ότι η κοπή σταθερής ταχύτητας περιστροφής αποδίδει χειρότερα από την κοπή σταθερής ταχύτητας επιφάνειας. Όταν η ταχύτητα κοπής vc = 60 m/min, ο ρυθμός τροφοδοσίας f = 0,127 mm/στροφές και το βάθος κοπής ap = 0,05–0,1 mm για τα κράματα τιτανίου, σπάνια βρίσκεται ένα σκληρυμένο στρώμα στην επιφάνεια του κράματος τιτανίου.

Δεδομένου ότι το σκληρυμένο στρώμα εμφανίζεται κυρίως στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας μετά το φινίρισμα, το βάθος κοπής κατά το φινίρισμα δεν πρέπει να είναι πολύ μεγάλο, διαφορετικά θα δημιουργήσει σημαντική θερμότητα κοπής. Η συσσώρευση θερμότητας κοπής μπορεί να προκαλέσει αλλαγές στη μεταλλογραφική δομή της επιφάνειας του κράματος τιτανίου, δημιουργώντας εύκολα ένα σκληρυμένο στρώμα στην επιφάνεια του εξαρτήματος. Ένα υπερβολικά μικρό βάθος κοπής μπορεί να προκαλέσει τριβή και εξώθηση στην επιφάνεια του τεμαχίου εργασίας, οδηγώντας σε σκλήρυνση της εργασίας. Επομένως, κατά τη μηχανική κατεργασία τεμαχίων από κράμα τιτανίου, το βάθος κοπής για το φινίρισμα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από το μέγεθος του μελιού του εργαλείου (προετοιμασία άκρων).

Η επιλογή του ρυθμού τροφοδοσίας για κράματα τιτανίου πρέπει να είναι μέτρια. Εάν ο ρυθμός τροφοδοσίας είναι πολύ μικρός, το εργαλείο κόβει μέσα στο σκληρυμένο στρώμα κατά τη μηχανική κατεργασία, οδηγώντας σε ταχύτερη φθορά. Ο ρυθμός τροφοδοσίας μπορεί να επιλεγεί με βάση διαφορετικές ακτίνες μύτης εργαλείου. Το φινίρισμα γενικά επιλέγει μικρότερο ρυθμό τροφοδοσίας, επειδή ένας μεγάλος ρυθμός τροφοδοσίας αυξάνει τις δυνάμεις κοπής, προκαλώντας τη θέρμανση του εργαλείου και την κάμψη ή το σκάσιμο. Ο Πίνακας 2 δείχνει κοινές παραμέτρους για την κοπή κραμάτων τιτανίου με διαφορετικούς τύπους και υλικά εργαλείων.

3.5 Σύστημα ψύξης

Η απαίτηση για το υγρό κοπής στην κοπή από κράμα τιτανίου είναι χαμηλή ομίχλη. Τα εργαλεία ψύξης υψηλής πίεσης πρέπει να επιλέγονται για κατεργασία κράματος τιτανίου, 配合机床高压泵,冷却压力可达(60–150) × 105 Pa (περίπου 60–150 bar). Η χρήση εργαλείων ψύξης υψηλής πίεσης για την κατεργασία κραμάτων τιτανίου μπορεί να αυξήσει την ταχύτητα κοπής κατά 2-3 φορές, να παρατείνει τη διάρκεια ζωής του εργαλείου και να βελτιώσει τη μορφολογία των τσιπ κράματος τιτανίου. Κατά την εφαρμογή υγρού κοπής κατά τη μηχανική κατεργασία κράματος τιτανίου, η δύναμη κοπής μειώνεται κατά 5%–15% σε σύγκριση με την ξηρή κοπή κράματος τιτανίου, η ακτινική δύναμη μειώνεται κατά 10%–15%, η θερμοκρασία κοπής μειώνεται κατά 5%–10% και η μορφολογία της επιφάνειας του επεξεργασμένου κράματος τιτανίου είναι καλύτερη με λιγότερο μεγάλη πρόσφυση στην επιφάνεια, η οποία είναι υψηλότερη.

Το τρέχον χρησιμοποιούμενο χημικό γαλάκτωμα Trim E206, αναμεμειγμένο από 8% συμπύκνωμα και 92% καθαρό νερό, με συγκέντρωση 7%–9%, ​​επιτυγχάνει καλά αποτελέσματα μηχανικής κατεργασίας στην επεξεργασία υλικού από κράμα τιτανίου και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε εργασίες τόρνευσης, φρεζαρίσματος και λείανσης. Το Trim E206 περιέχει ειδικά πρόσθετα που ελέγχουν αποτελεσματικά το σχηματισμό χτισμένου άκρου. Το υγρό κοπής περιέχει μικροσκοπικά γαλακτωματοποιημένα μόρια, βελτιώνοντας τη σταθερότητα του υγρού κοπής και μειώνοντας τη μεταφορά κατά τη μηχανική κατεργασία, διευκολύνοντας το υγρό κοπής να εισέλθει στη ζώνη κοπής. Επιπλέον, το Trim E206 έχει ισχυρή αντοχή στη μόλυνση του λαδιού και τα υπολείμματα από το υγρό κοπής είναι εύκολα διαλυτά στο νερό και στο υγρό εργασίας, συμβάλλοντας στη διατήρηση της καθαριότητας του εξοπλισμού και των επιφανειών των κατεργασμένων εξαρτημάτων.

4. Ακεραιότητα επιφάνειας από κράμα τιτανίου

4.1 Επιθεώρηση μικροδομής σφυρηλατήσεων από κράμα τιτανίου

Η επιθεώρηση μικροδομής κράματος τιτανίου περιλαμβάνει την εξέταση της επιφάνειας ενός χαραγμένου τμήματος κράματος τιτανίου κάτω από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο για να παρατηρηθούν τα μορφολογικά χαρακτηριστικά, η κατανομή κ.λπ. της μικροδομής του υλικού, που χρησιμοποιείται για να ελεγχθεί εάν η μεταλλογραφική δομή του κράματος τιτανίου συμμορφώνεται με τα σχετικά πρότυπα και τις προδιαγραφές σχεδίων. Τα βήματα για την επιθεώρηση μικροδομής των σφυρηλατήσεων από κράμα τιτανίου είναι: σκληρή κατεργασία της σφυρηλάτησης → γυάλισμα επιφάνειας → χάραξη επιφάνειας → καθαρισμός → στέγνωμα → μικροσκοπική επιθεώρηση. Η μικροσκοπική επιθεώρηση του κράματος τιτανίου Ti6Al4V φαίνεται στο Σχήμα 2.

α) Γυάλισμα επιφάνειας β) Επιφανειακή χάραξη

γ) Έκπλυση με νερό δ) Μικροσκοπική εξέταση

Ο σκοπός της σκληρής κατεργασίας της σφυρηλάτησης είναι να αφαιρεθεί εντελώς η θήκη α. Η επιφάνεια του κράματος τιτανίου γυαλίζεται χρησιμοποιώντας γυαλόχαρτο αλουμίνας με μεγέθη κόκκων 400#–800# και η τραχύτητα της επιφάνειας πρέπει να φθάνει σε απαιτήσεις ποιότητας Ra = 0,025 μm ή υψηλότερης ποιότητας. Η χάραξη χρησιμοποιεί αντιδραστήριο Kroll, παρασκευασμένο ως υδατικό διάλυμα 2% HF, 4% HNO3. Μια κατάλληλη ποσότητα αντιδραστηρίου Kroll εφαρμόζεται στην επιφάνεια του γυαλισμένου κράματος τιτανίου μέχρι να ληφθεί η επιθυμητή διαυγής δομή, στη συνέχεια ξεπλένεται με νερό και στεγνώνει. Χρησιμοποιείται ηλεκτρονικό μικροσκόπιο χειρός για την επιθεώρηση της επιφάνειας του κράματος τιτανίου. Η δομή πρέπει να περιέχει 10%-50% πρωτεύον α. Η μικροδομική μορφολογία του κράματος τιτανίου Ti6Al4V που φαίνεται στο Σχήμα 3 αντιπροσωπεύει μια ειδική μεταλλογραφική δομή.

α) Πρωτογενής α στη β-μετασχηματισμένη μήτρα β) Ασυνεχής α στα όρια κόκκων β

γ) Στερωτό α σε κόκκους β

4.2 Επιθεώρηση διάβρωσης μπλε ανοδίωσης για κράματα τιτανίου