20 listopada 2017


W piątej części naszego cyklu artykułów kontynuujemy omawianie zagadnień związanych z obróbką wykończeniową tytanu i jego stopów.

Kazimierz Czechowski, Iwona Wronska

Jak już wspomniano w poprzednich częściach stopy tytanu, które posiadają gęstość ρ≈ 4,5 g/ cm3, stosowane są w następujących dziedzinach gospodarki:

  • w lotnictwie: m.in. na części silników odrzutowych i elementy podwozi samolotowych, części kadłuba, elementy skrzydeł i wlotów powietrza,
  • w motoryzacji: m.in. na elementy układu wydechowego, korbowody, wały napędowe, sprężyny, wahacze i inne części zawieszenia narażone na obciążenia,
  • w budowie okrętów i statków: m.in. na elementy kadłubów i pomp wody morskiej oraz na śruby okrętowe,
  • w wytwarzaniu aparatury i urządzeń chemicznych, petrochemicznych i energetycznych: m.in. na reaktory, zbiorniki, wymienniki ciepła, turbiny,
  • w medycynie: m.in. na implanty, łączniki kości, wszczepy, narzędzia chirurgiczne, części aparatury badawczej i elementy wózków inwalidzkich.

Właściwości stopów tytanu stwarzają duże problemy w procesach obróbki wiórowej; ich niskie współczynniki przewodności cieplnej powodują koncentrację ciepła na krawędzi skrawającej i powierzchni natarcia narzędzia, której skutkiem jest powstanie wysokiej temperatury, co może spowodować szybkie zużycie ostrza. Stąd bardzo istotne znaczenie w obróbce stopów tytanu ma intensywne chłodzenie strefy skrawania [1-3].
W toczeniu stopów tytanu wykorzystywanych w przemyśle lotniczym, w tym trudnoobrabialnych stopów o strukturze β i pseudo β (czyli o zawartości do 5% fazy α), występuje ostatnio tendencja stosowania płytek z węglików spiekanych niepowlekanych w gatunkach drobnoziarnistych. Należy zaznaczyć, że obecnie coraz częściej odchodzi się od stosowania w obróbce stopów tytanu węglików spiekanych powlekanych, często zalecanych w ostatnim 20-leciu, na korzyść węglików niepowlekanych, ale tylko w połączeniu z intensywnym chłodzeniem pod wysokim ciśnieniem strefy skrawania [4].

Aspekty skrawalności stopów tytanu o strukturze β i pseudo β
Wyższe właściwości mechaniczne stopów tytanu o strukturze β i pseudo β (Tab. 1), a w szczególności wytrzymałość na rozciąganie i twardość, wpływają korzystnie na właściwości użytkowe tych stopów, ale jednocześnie powodują trudności w ich obróbce wiórowej.

zuzycie-ostrzavb
Rys. 1  Zużycie ostrza VBBmax dla czasu skrawania t = 15 min w zależności od prędkości skrawania vc przy toczeniu stopów tytanu Ti6Al4V i Ti5Al5V5Mo3Cr (na podstawie literatury [6])

W związku z powyższym stopy te są przedmiotem badań mających na celu opracowanie takich parametrów i warunków ich obróbki wiórowej, które umożliwią uzyskanie produktywności zbliżonej do osiąganej dla stopów o strukturze α+β.

 

cały artykuł dostępny jest w wydaniu 10 (97) październik 2015