¿Conoce las propiedades de las aleaciones de titanio y los procesos de molienda? - Noticias

Las características de mecanizado y los desafíos de rectificado asociados conaleaciones de titanioprovienen de sus propiedades físicas y químicas únicas; sin embargo, mediante la integración de la ciencia de los materiales, la tribología y la tecnología de fabricación, la industria está estableciendo gradualmente un sistema de mecanizado eficiente y preciso que proporciona un soporte fundamental para la fabricación de equipos-de alta gama.

I. Sistema de clasificación de aleaciones de titanio

La clasificación de las aleaciones de titanio se basa en diferencias en la microestructura en el estado recocido. McGillivray propuso un sistema de clasificación estándar en 1956, que los divide principalmente en tres categorías:

• Aleaciones de titanio de tipo -: compuestas principalmente de una estructura monofásica-, estas aleaciones exhiben una excelente resistencia al calor y a la fluencia, pero tienen baja plasticidad a temperatura ambiente. Los grados típicos incluyen Ti-5Al-2,5Sn.

• Aleaciones de titanio de tipo -: compuestas principalmente por una microestructura-de una sola fase, estas aleaciones pueden alcanzar una alta resistencia mediante enfriamiento, pero tienen poca resistencia al calor. Un grado típico es TB2.

• Aleaciones de titanio de tipo + -: con una microestructura-de doble fase que combina resistencia y tenacidad, Gr5 (Ti-6Al-4V) es el más utilizado. El aluminio estabiliza la fase, mientras que el vanadio estabiliza la fase, lo que resulta en una combinación ideal de apoyo integral.

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II. Características de mecanizado de la aleación de titanio Gr5

Como aleación de titanio dúplex típica, los desafíos de mecanizado del Gr5 se derivan de tres características clave:

1. Sensibilidad química: durante la deformación térmica, reacciona fácilmente con el oxígeno y el nitrógeno para formar incrustaciones. A temperaturas superiores a 900 grados, se forma una capa escamosa, dura y quebradiza, lo que aumenta la dureza de la superficie y reduce la ductilidad, lo que a su vez aumenta las tensiones de mecanizado.

2. Microestructura compleja: Los carburos (compuestos de Fe-C) están presentes en la microestructura con una alta dureza de HV 1100, pero tienen una tenacidad al impacto prácticamente nula y son propensos a la propagación de microfisuras.

3. Mala conductividad térmica: la conductividad térmica es sólo 1/15 de la de las aleaciones de aluminio y 1/5 de la del acero, y la difusividad térmica es aún menor. Esto dificulta la disipación del calor del mecanizado, lo que provoca un aumento repentino de las temperaturas locales.

III. Direcciones para la innovación en la tecnología de rectificado de aleaciones de titanio

Para abordar los desafíos mencionados anteriormente, la industria ha logrado avances mediante la optimización de materiales y la innovación de procesos:

1. Mitigar las quemaduras y grietas por molienda

• Selección de muelas abrasivas: reemplace las muelas abrasivas de alúmina aglomeradas con resina-por muelas abrasivas de carburo de silicio (GC) aglomeradas con cerámica- o de carburo de silicio-cerio-para reducir la tendencia a la adhesión del material.

• Control de parámetros: velocidad lineal de la muela abrasiva inferior o igual a 20 m/s, profundidad de rectificado inferior o igual a 0,02 mm, velocidad de avance de la pieza de trabajo de 12 a 16 m/min, equilibrio de eficiencia y calidad.

• Enfriamiento y lubricación: Desarrollar fluidos de molienda nanofluidos para mejorar tanto la disipación de calor como la lubricación; para el rectificado en seco, utilice muelas impregnadas con lubricantes sólidos.

2. Supresión fisicoquímica de la adherencia de la muela

• Estudio del mecanismo: Reveló que la adhesión surge del flujo plástico y las fuerzas de corte de las aleaciones de titanio a altas temperaturas; La adsorción física se puede debilitar bajando la temperatura en la zona de molienda.

• Solución: Se adoptó tecnología de molienda con aire frío-a baja-temperatura-para controlar la temperatura de la zona de molienda por debajo de 400 grados, lo que reduce significativamente el espesor de la capa de adhesión.

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