เทคโนโลยีการขึ้นรูปของวัสดุโลหะผสมไททาเนียม

ไททาเนียมอัลลอยด์เป็นวัสดุการผลิตในอุดมคติสำหรับเครื่องบินและเครื่องยนต์ เนื่องจากมีความแข็งแรงจำเพาะสูง คุณสมบัติเชิงกลที่ดี และทนทานต่อการกัดกร่อน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความสามารถในการขึ้นรูปต่ำ การใช้งานจึงถูกจำกัดในระดับที่ดีมาเป็นเวลานานในปีที่ผ่านมา ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการประมวลผลโลหะผสมไททาเนียมมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในส่วนคอมเพรสเซอร์ของเครื่องยนต์อากาศยาน ฝาครอบเครื่องยนต์ อุปกรณ์ไอเสีย และชิ้นส่วนเครื่องจักรอื่นๆ ตลอดจนการผลิตโครงโครงสร้าง เช่น โครงคาน

ความสามารถในการแปรรูปและหลักการทั่วไปของไททาเนียมอัลลอยด์วัสดุ

ตามโครงสร้างโลหะ โลหะผสมไททาเนียมแบ่งออกเป็นเฟส α, เฟส β, เฟส α+β และแทนด้วย TA, TB, TC ตามลำดับการหล่อทั่วไป, การตีโดยใช้ซีรีส์ TA, วัสดุแท่งที่มีซีรีส์ TC

ลักษณะและความสามารถในการแปรรูปของวัสดุโลหะผสมไททาเนียม

ไทเทเนียมโลหะผสมมีข้อได้เปรียบเหนือวัสดุเหล็กโลหะผสมทั่วไปดังต่อไปนี้:

1. อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงโลหะผสมไททาเนียมมีความหนาแน่นเพียง 4.5 ก./ซม.3 ซึ่งเล็กกว่าเหล็กมาก และมีความแข็งแรงใกล้เคียงกับเหล็กกล้าคาร์บอนทั่วไป

2. สมบัติเชิงกลที่ดีมีจุดหลอมเหลว 1660 ℃ สูงกว่าเหล็ก และมีความแข็งแรงทางความร้อนสูงกว่าสามารถทำงานได้ต่ำกว่า 550℃ ในขณะที่โดยทั่วไปจะมีความเหนียวที่ดีกว่าที่อุณหภูมิต่ำเช่นกัน

3. ทนต่อการกัดกร่อนได้ดีง่ายต่อการสร้างฟิล์มออกไซด์หนาแน่นบนพื้นผิวโลหะผสมไททาเนียมที่อุณหภูมิต่ำกว่า 550 ℃ ไม่ถูกออกซิไดซ์อีกต่อไป ดังนั้นจึงมีความทนทานต่อการกัดกร่อนสูงต่อบรรยากาศ น้ำทะเล ไอน้ำ และสื่อที่เป็นกรด ด่าง และเกลือบางชนิด

ความสามารถในการขึ้นรูปของโลหะผสมไททาเนียมนั้นค่อนข้างแย่ สาเหตุหลักคือ:

• การนำความร้อนไม่ดีเนื่องจากอุณหภูมิในการตัดสูง ความทนทานของเครื่องมือจึงลดลงเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 600 ℃ จะเกิดชั้นแข็งออกซิไดซ์บนพื้นผิว ซึ่งมีผลต่อการขัดถูที่รุนแรงบนมีด
• ความเป็นพลาสติกต่ำ ความแข็งสูงมุมรับแรงเฉือนเพิ่มขึ้น ความยาวสัมผัสระหว่างเศษและหน้าตัดด้านหน้ามีขนาดเล็ก ความเค้นของหน้าตัดด้านหน้ามีมาก และใบมีดเสียหายง่าย
• โมดูลัสยืดหยุ่นต่ำและการเปลี่ยนรูปยืดหยุ่นมีขนาดใหญ่พื้นผิวชิ้นงานใกล้กับหน้าตัดด้านหลังมีการดีดกลับจำนวนมาก ดังนั้นพื้นผิวที่ตัดเฉือนจึงมีพื้นที่สัมผัสขนาดใหญ่กับหน้าตัดด้านหลัง ทำให้เกิดการเสียดสีอย่างรุนแรง

คุณลักษณะเหล่านี้ทำให้การตัดเฉือนโลหะผสมไททาเนียมทำได้ยากมาก ส่งผลให้ประสิทธิภาพการตัดเฉือนต่ำและมีการใช้เครื่องมือจำนวนมาก

หลักการทั่วไปของการตัดเฉือน

• เท่าที่เป็นไปได้ ให้เลือกเครื่องมือโลหะผสมแข็ง เช่น โลหะผสมแข็งโคบอลต์ทังสเตนความสัมพันธ์ทางเคมีเล็กน้อยกับโลหะผสมไททาเนียม การนำความร้อนที่ดี ความแข็งแรงสูง
• ใช้มุมด้านหน้าขนาดเล็กและมุมด้านหลังขนาดใหญ่เพื่อเพิ่มความยาวสัมผัสระหว่างชิปและหน้าเครื่องมือด้านหน้า และลดแรงเสียดทานระหว่างชิ้นงานและใบหน้าเครื่องมือด้านหลังขอบการเปลี่ยนส่วนโค้งใช้เพื่อปรับปรุงความแข็งแรงของปลายเครื่องมือ เพื่อหลีกเลี่ยงการเผาไหม้และการยุบตัวของขอบของมุมแหลม
• รักษาใบมีดให้คมเพื่อให้แน่ใจว่าการขจัดเศษเป็นไปอย่างราบรื่นและป้องกันไม่ให้เศษติด
• ความเร็วตัดควรต่ำเพื่อหลีกเลี่ยงอุณหภูมิในการตัดสูงเกินไป
• ความลึกของการตัดอาจมีขนาดใหญ่ เพื่อให้ปลายของเครื่องมือทำงานต่ำกว่าชั้นที่ชุบแข็ง ช่วยเพิ่มความทนทานของเครื่องมือ