Jakie są właściwości i cechy obróbki stopów tytanu?

Stopy tytanu łączą w sobie niską gęstość z wysoką wytrzymałością, odpornością na wysoką temperaturę oraz odpornością na korozję. Źródło podaje wartości wytrzymałości na rozciąganie wynoszące od 686 do 1 176 MPa przy gęstości zbliżonej do stali 60% oraz twardości w zakresie od HRC 32 do 38.

Właściwości mechaniczne i termiczne

W źródle podano moduł sprężystości wynoszący 1,078 × 10³ do 1,176 × 10³ MPa. [DO SPRAWDZENIA: Wartość ta wydaje się niezwykle niska jak na stopy tytanu i została zaczerpnięta z chińskiego źródła.] Niektóre stopy tytanu zachowują użyteczne właściwości w temperaturze od 550 do 600°C, podczas gdy inne zachowują wytrzymałość nawet w temperaturach sięgających -253°C. Poniżej około 550°C stabilna warstwa powierzchniowa zapewnia dobrą odporność na wiele czynników korozyjnych.

Charakterystyka obróbki skrawaniem

Tytan charakteryzuje się niską przewodnością cieplną, przez co ciepło powstające podczas skrawania skupia się w pobliżu krawędzi narzędzia. Wykazuje on również silne powinowactwo chemiczne do materiałów narzędziowych oraz niski moduł sprężystości, co sprzyja odkształceniom sprężystym i drganiom. Powszechnie stosuje się narzędzia z węglika wolframu z rodziny WC-Co. Sztywne mocowania, ostre narzędzia, odpowiednie kąty natarcia i wylotowe, kontrolowane posuwy oraz obfity dopływ chłodziwa pomagają ograniczyć temperaturę, przywieranie i drgania.

Charakterystyka szlifowania

Szlifowanie może powodować wysokie lokalne temperatury, obciążenie tarczy oraz uszkodzenia powierzchni. Należy stosować odpowiedni materiał ścierny i spoiwo, dbać o ostrość tarczy, zapewnić skuteczne chłodzenie oraz unikać nadmiernego nacisku. W miejscach, gdzie wytrzymałość zmęczeniowa ma kluczowe znaczenie, należy sprawdzić integralność powierzchni.

Właściwości wytłaczania

Wytłaczanie tytanu wymaga wysokiej temperatury i ciśnienia. Należy odpowiednio skoordynować temperaturę, prędkość wytłaczania, konstrukcję matrycy, środki ochronne oraz smarowanie. Kontrolowany gradient temperatury może poprawić płynność metalu, natomiast niewystarczające smarowanie lub nieodpowiedni cykl termiczny powodują wzrost liczby wad powierzchniowych i obciążenia narzędzia.

Właściwości kucia

Źródło podaje zakres temperatur kucia wynoszący około 1 000–1 200 °C oraz odkształcenie od 70% do 80%. Przy wyborze temperatury należy uwzględnić obszary faz alfa, beta oraz dwufazowe, ponieważ skład fazowy decyduje o płynności i ostatecznej mikrostrukturze. Aby uniknąć kruchości, należy ograniczyć zawartość tlenu, azotu i innych pierwiastków międzywęzłowych.

Właściwości odlewcze

Stopiony tytan wchodzi w gwałtowne reakcje z azotem, tlenem i wieloma materiałami ogniotrwałymi. Odlewanie wymaga zatem topienia w próżni lub w warunkach chronionych, odpowiednich form oraz starannej kontroli zanieczyszczeń. Ti-6Al-4V i Ti-5Al-2,5Sn to typowe stopy odlewnicze wymienione w źródle. Ostateczny wybór procesu powinien uwzględniać wymagany kształt, właściwości, integralność powierzchni, wielkość produkcji oraz dopuszczalne obróbki końcowe.