钛及钛合金材在機加工的過程中的确會易燃,但是在冷卻液方面并無特殊的要求,在一般的加工中使用普通的皂化液即可。
钛元素在地殼的含量很高,其之所以被稱爲稀有元素是因爲钛元素的提煉難度較大,钛元素本身的活躍性很大,所以更容易氧化、易燃。
在加工過程中,钛材着火主要是由削子引起,溫度過高且與空氣接觸表面積大,更加造成易燃;在磨光抛光的過程中,會産生大量的粉塵,更加容易引起事故。
避免的手段大緻分爲以下幾種:
a)減小進刀量;
b)冷卻充分;
c)保持通風;
d)如果現場加工過程中産生明火,盡量避免直接用水撲火,可采用幹沙子進行隔離滅火;
e)冷卻,非常重要;
f)切忌使用易燃的切削油。
先說說钛爲什麽難加工:
钛的導熱性很差,大約是鋁的1/13,鋼的 1/5,銅的1/25。在加工中,大家會發現钛很黏刀。純钛在切削過程中,钛削容易粘在刀刃上,使得刀具與工件之間的摩擦力劇增,摩擦産生的大量熱量集中在刀刃和削子上,使得刀具磨損很快。
同時,钛具有較高的化學活性,易與空氣中的氧和氮發生反應。車削加工産生的熱量,造成了削子和工件表面氧化,限制切削速度的提高。
以上這些現象就是造成難加工,刀具磨損快的原因。
解決辦法有三點:
降溫最優的處理是冰水冷卻液,做高端精密的機加工時候,爲了達到尺寸更精良,表面效果,而采用了冰箱循環冷卻液的裝置。
選擇合适的刀具市面上牌子很多,應首選具有高溫硬度、耐磨、抗壓強度、抗彎、沖擊韌性好的刀具。
推薦采用YG8、YG6和YW2類硬質合金刀具。粗加工采用YG8和YG6,表面精加工采用YW2刀具較好。
YG6、YG8爲含钴的硬質合金刀具,YG8是鎢钴類材料,耐磨性良好,使用強度和沖擊韌性。YW2爲含鎢钽(铌)钴類的硬質合金刀具,钴的量較多,抗彎強度高。
冷卻切削液最早的冷卻液是采用四氯化碳勾兌,但是四氯化碳易揮發且有毒,現已基本棄用。
我們用過很多種刀具,包括很便宜的普通白鋼刀、高速鋼,現在有用日本的UNGALOY、KORLOR、MITSUBISHI、切削液、乳化油 YS901。
具體情況需要根據自己的需求改進刀具、切削液、進刀量、車速,如想要降低刀具成本,就得把冷卻、排削子做好。
不鏽鋼的排削性比钛好得多,導熱也比钛高5倍,因此這兩種金屬材料不具可比性。
對于做加工的人來說,钛及钛合金這種材料比較黏刀,散熱特别差,就造成了加工操作的不便。
不鏽鋼和鋼材我接觸的很少,但是钛材不同的牌号切削性性能會有很大差異。在我們做過的一些钛材當中,某些特殊的牌号難度更大,我們做5.5的棒頭甚至會出現剛加工好5支,使用的刀具就需要進行修理。
所以,钛材不好與不鏽鋼來比較,因爲就是钛材本身因不同牌号,加工性能都會有很大的差異。
所謂的等級钛,在原材料海綿钛當中有零級海綿钛、一級海綿钛、二級海綿钛等,主要的區别在于海綿钛的純度以及顆粒大小等。
對于钛闆、钛棒等半成品來說,分級是依據金屬内在晶粒組織來評判,合金從組織1級到8級,依次粗大化。醫用钛合金要求晶粒度越低越好,而純钛的評級爲十級到一級,與合金組織評級相反。醫用钛及钛合金的具體劃分與要求請參照GB/T13810-2007、2017版。
钛及钛合金的表面處理,除了一些常見的技術以外還包含比較特殊的兩種,即陽極氧化及微弧氧化,這兩種處理可相對提高钛材表面硬度及耐磨度。一般用于表面裝飾和特殊用途。
钛合金沖壓折彎的選材和注意事項:钛的彈性模量小,彈性好,要想回彈小,材料要做好退火處理,這個要靠經驗了,我做沖壓拉伸的時候,就會要求我們的材料工藝另外加一個杯突值技術要求。钛合金的情況,一般是TC4,材料做完全退火,厚闆折彎就得加熱折彎。
钛的牌号在中國是按照組織分的,有三類:α、β、α+β。中國标準分爲TA(純钛,α合金和類α型合金)、 TB(β型和近β型合金)、TC(α+β型合金)三個系列。
按中國新标準GB/T3620.1-2016版,牌号有99種。美标直接以grade表示,約34種。
其中,最常用的是TC4牌号钛合金,約占钛金屬用量的80%。另外就是純钛TA1、TA2。具體牌号,對應GB/T3620.1-2016。
钛在地殼中含量爲0.63%,在金屬中排在鋁鐵(鈣鈉鉀)鎂後,儲量非常豐富。钛具有優異的金屬性能,比如密度低、比強度(最高)、線膨脹系數小、導熱差、高低溫強度好、抗腐蝕、無磁性、生物相容性好、具有記憶功能(如钛鎳記憶合金)等等。
钛與鋼、鋁、銅一樣屬于一種結構金屬,隻不過這種金屬的活性很大,從礦石冶煉出钛的成本非常高。我國的钛産業起步較晚,在90年代末才形成完整的工業體系。全世界擁有完整的钛金屬制造體系的僅有美國、俄羅斯、日本和中國。
在全球範圍内對钛金屬的研究和應用曆史隻有幾十年,加上冶煉、加工成本高,所以大衆對這種金屬的認知程度不高。經過了20多年的發展,钛的應用越來越常見。
最早钛合金作爲一種高端材料被應用于航空航天及尖端軍工領域。目前随着技術的成熟,钛合金作爲一種越來越常見的金屬材料已開始在艦船、化工設備、海洋、體育器材、醫用植入物、汽車、摩托車、自行車、建築、生活用品等領域廣泛應用。
目前,我國和歐美等國都在進行低成本冶煉技術的開發,可以預見未來5到10年钛合金将會取代一大部分的鋼和鋁的市場份額。可以說钛合金是目前最有發展前景的金屬材料之一。