Шлифование титановых сплавов: круги, СОЖ и параметры

1. Почему титан трудно шлифовать

2. Выбор шлифовального круга

3. Выбор шлифовальной жидкости

1. Рабочая жидкость должна обеспечивать охлаждение, смазку и промывку зоны шлифования.
2. Это должно предотвратить адгезию и химическую реакцию между титаном и абразивом.
3. Расход жидкости должен составлять не менее 0,5 л/мин на каждый миллиметр ширины колеса, при этом расход следует увеличивать по мере увеличения скорости вращения колеса. Емкость бака должна примерно в 1,5–3 раза превышать расход жидкости, чтобы обеспечить её охлаждение.
4. Титановые стружки являются легковоспламеняющимися; при работе с жидкостями на масляной основе соблюдайте меры пожарной безопасности.
5. К рекомендуемым жидкостям относятся: раствор нитрита калия; смесь нитрита калия и формиата натрия; раствор нитрита натрия; смесь нитрита натрия и формиата натрия; раствор аминонитрита; либо масло с высоким содержанием хлора.
6. Для шлифования с ползучей подачей один из вариантов рецептуры по массе выглядит следующим образом: 1% нитрита натрия, 0,5% бензоата натрия, 0,5% глицерина, 0,4% триэтаноламина и до полного объёма — вода.

4. Общие параметры шлифования

GC60JV (TL60R₃A) Круг, указанный в этой таблице, предназначен для мокрого шлифования; для сухого шлифования следует использовать более мягкий круг. Если для чернового и чистового шлифования используются отдельные настройки, для чернового шлифования следует использовать более твердый круг, а для чистового — на один класс мягче. Для плоского или наружного шлифования с использованием кругов диаметром более 350 мм следует использовать круг на один класс мягче. Ширина внутреннего круга не должна превышать 1,5-кратного диаметра круга, а приведенные данные относятся к влажному шлифованию отверстий диаметром 20–50 мм, длина которых составляет 2,5 диаметра.

5. Глубинное шлифование

При шлифовании с ползучей подачей, также называемом глубоким шлифованием с ползучей подачей, глубина резания достигает 30 мм, что примерно в 100–1000 раз превышает показатели традиционного шлифования, при этом скорость подачи заготовки составляет 5–300 мм/мин. Один или несколько проходов позволяют получить конечные размеры и форму. Заявленная точность составляет 2–5 мкм, шероховатость поверхности R_a составляет 0,16–0,63 мкм, а производительность в 1–5 раз превышает производительность традиционного шлифования. В основном применяется для формового шлифования и обработки глубоких пазов.

Если требуется меньшее значение шероховатости, следует использовать более твёрдый круг. Для придания формы кругу при шлифовании можно использовать алмазные или стальные валки.

6. Малонапряжённое шлифование

Шлифование с низким уровнем напряжений предполагает снятие небольшого припуска с целью снижения остаточных напряжений и предотвращения пригорания, деформации и растрескивания титановых деталей, подверженных высоким нагрузкам. При этом используются более мягкие, часто подправляемые шлифовальные круги, уменьшенные радиальная подача и скорость, а также обильное количество подходящей смазочно-охлаждающей жидкости, однако производительность при этом низкая.

Чтобы удалить оставшиеся 0,25 мм, сначала удалите 0,20 мм со скоростью 0,013 мм на ход, а затем удалите оставшиеся 0,05 мм со скоростью 0,005 мм на ход.

Другие развивающиеся методы обработки титана

1. Криогенная резка: Жидкий азот при температуре -180 °C или низкотемпературная жидкость при температуре -76 °C обеспечивают контроль условий резания и ограничивают износ инструмента, вызванный нагревом.
2. Вакуумная резка: Удаление воздуха предотвращает реакции между титаном и примесями из атмосферы, которые сокращают срок службы инструмента.
3. Резка в среде инертного газа: Использование местной инертной среды позволяет изолировать поверхность, причём реализация этого метода проще, чем резка в полном вакууме.
4. Электростатическая холодная сухая резка: Ионизированный сжатый воздух поглощает тепло в процессе рекомбинации и образует смазочную оксидную пленку в местах соприкосновения инструмента со стружкой и инструмента с заготовкой.
5. Сверление с помощью ультразвуковых колебаний: Вибрация с малой амплитудой может уменьшить размер зоны деформации и режущее усилие, предотвратить образование наплавленного слоя, повысить динамическую устойчивость и улучшить проникновение жидкости, хотя переменная нагрузка может сократить срок службы инструмента.

К другим методам относятся лазерная, электрохимическая, электромагнитная, термическая, абразивно-жидкостная струйная резка, а также резка с применением специальных методов термообработки.