Warum ist es schwierig, Titan durch Drahterodieren zu bearbeiten?

Wenn Sie Titan CNC-bearbeiten möchten , Menschen brauchen oft mehr Zeit, um darüber nachzudenken, wie die Bearbeitung von Titanlegierungen einfacher wird. Denn es war schon immer eine Herausforderung, Titanlegierungen durch Drahtschneiden zu bearbeiten , Drahtschneiden ist die beste Verarbeitungsmethode. Warum ist es also schwierig, Titanlegierungen durch Drahtschneiden zu verarbeiten?

Um dieses Problem zu lösen, müssen wir zunächst einige gemeinsame Metalleigenschaften von Titanlegierungen verstehen.

Was ist eine Titanlegierung?

Titan ist eine neue Art von Metall. Die Leistung von Titan hängt mit dem Gehalt an Verunreinigungen wie Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammen. Das reinste Titaniodid hat einen Verunreinigungsgehalt von nicht mehr als 0,1 %, aber es hat eine geringe Festigkeit und eine hohe Plastizität. Die Eigenschaften von 99,5 % industriell reinem Titan sind Dichte ρ=4,5 g/cm ³ , Schmelzpunkt 1725℃, Wärmeleitfähigkeit λ=15,24W/(m. K), Zugfestigkeit σb=539MPa, Dehnung δ=25%, Schnitt Schrumpfrate ψ=25%, Elastizitätsmodul E=1,078×105MPa, Härte HB195.

Welche Eigenschaften haben Titanlegierungen?

• Hohe spezifische Festigkeit

Die Dichte einer Titanlegierung beträgt im Allgemeinen etwa 4,51 g/cm ³ , das nur zu 60 % aus Stahl besteht. Die Dichte von reinem Titan liegt nahe bei der von gewöhnlichem Stahl, und einige hochfeste Titanlegierungen übertreffen die Festigkeit vieler legierter Stahlbleche. Daher ist die spezifische Festigkeit (Festigkeit/Dichte) einer Titanlegierung viel größer als die anderer metallischer Konstruktionsmaterialien, und es können Teile mit hoher Einheitsfestigkeit, guter Steifigkeit und geringem Gewicht hergestellt werden. Titanlegierungen werden in Flugzeugtriebwerkskomponenten, Skeletten, Häuten, Befestigungselementen und Fahrwerken sowie einigen Luft- und Raumfahrtkomponenten verwendet.

• Hohe thermische Festigkeit

Die Betriebstemperatur liegt um mehrere hundert Grad höher als bei Aluminiumlegierungen, und die erforderliche Festigkeit kann auch bei moderaten Temperaturen noch gehalten werden. Es kann lange bei einer Temperatur von 450 bis 500 °C arbeiten, während die spezifische Festigkeit von Aluminiumlegierungen bei 150 °C deutlich abnimmt. Die Arbeitstemperatur der Titanlegierung kann 500 ℃ erreichen, und die Arbeitstemperatur der Aluminiumlegierung liegt unter 200 ℃.

• Gute Korrosionsbeständigkeit

Die Titanlegierung funktioniert in einer feuchten Atmosphäre und im Meerwassermedium, und ihre Korrosionsbeständigkeit ist viel besser als bei Edelstahl; es hat eine besonders starke Beständigkeit gegen Lochfraß, Säurekorrosion und Spannungskorrosion; Waren, Salpetersäure, Schwefelsäure usw. haben eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit. Allerdings hat Titan eine schlechte Korrosionsbeständigkeit gegenüber Medien mit reduzierendem Sauerstoff und Chromsalzen.

• Gute Leistung bei niedrigen Temperaturen

Titanlegierungen können ihre mechanischen Eigenschaften auch bei niedrigen und ultraniedrigen Temperaturen beibehalten. Bei extrem niedrigen Temperaturen können Titanlegierungen mit extrem niedrigen Zwischengitterelementen wie TA7 bei -253 °C noch eine gewisse Plastizität aufrechterhalten. Daher ist die Titanlegierung auch ein wichtiges Niedertemperatur-Konstruktionsmaterial.

• Hohe chemische Aktivität

Titan hat eine hohe chemische Aktivität und erzeugt starke chemische Reaktionen mit O, N, H, CO, CO₂ , Wasserdampf, Ammoniak usw. in die Atmosphäre. Wenn der Kohlenstoffgehalt größer als 0,2 % ist, wird ein hartes TiC in der Titanlegierung gebildet; wenn die Temperatur hoch ist, wird auch eine harte Oberflächenschicht aus TiN gebildet, wenn es mit N wechselwirkt; Wenn die Temperatur über 600 ° C liegt, absorbiert Titan Sauerstoff und bildet eine gehärtete Schicht mit hoher Härte. Auch ein erhöhter Wasserstoffgehalt bildet eine Versprödungsschicht. Die Tiefe der durch Absorptionsgas erzeugten harten und spröden Oberflächenschicht kann 0,1 bis 0,15 mm erreichen, und der Härtungsgrad beträgt 20 % bis 30 %. Die chemische Affinität von Titan ist ebenfalls groß und es haftet leicht an der Reibfläche.

• Geringe Wärmeleitfähigkeit

Die Wärmeleitfähigkeit von Titan λ =15,24 W/(m. K) beträgt etwa 1/4 von Nickel, 1/5 von Eisen, 1/14 von Aluminium, und die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Titanlegierungen beträgt etwa 1/4 davon aus Titan. 50% runter. Der Elastizitätsmodul der Titanlegierung beträgt etwa 1/2 von Stahl, daher ist ihre Steifigkeit gering und leicht zu verformen, sodass sie nicht zur Herstellung schlanker Stäbe und dünnwandiger Teile geeignet ist.

Zusammenfassen

Daher können wir gemäß den obigen Metalleigenschaften von Titanlegierungen wissen, dass Titan ein Metall mit hoher Festigkeit, hoher Härte, hoher Hitzebeständigkeit und geringer Wärmeleitfähigkeit ist. Dann erfolgt der Drahtschneidevorgang durch das Phänomen der Elektrokorrosion, die Hochfrequenzentladung zwischen dem Molybdändraht und dem Werkstück, und die augenblickliche hohe Temperatur schmilzt das Metall zum Schneiden.

Titanmetall ist bei Raumtemperatur an der Luft sehr stabil. Erst wenn es einige Zeit auf hohe Temperatur erhitzt wird, ändert es seine Farbe, und das Wichtigste ist, dass es blau wird. Dies liegt hauptsächlich daran, dass metallisches Titan, wenn es an der Luft erhitzt wird, mit Sauerstoff oxidiert, um einen dichten Oxidfilm zu bilden.

Diese Schicht des Oxidfilms kann nicht nur die Oberfläche von Titanmetall schützen, sondern auch die grundlegende Quelle der Titanfarbänderung. Die Reaktionsgleichung der Titanoxidation lautet Ti+O₂ ==TiO₂ und die Reaktionsbedingung ist eine Hochtemperaturerwärmung (dh die Wärmeeinflussschicht auf beiden Seiten des Drahtschneideschlitzes). Wenn die Heiztemperatur niedrig ist, ist der Oxidfilm auf der Titanoberfläche fast transparent, was für Menschen mit bloßem Auge schwer zu erkennen ist, aber wenn die Temperatur ansteigt, wird der Oxidfilm im Topf allmählich dicker und stört das Licht. Im menschlichen Auge erscheinen verschiedene Farben. Daher bestimmt die Dicke des Oxidfilms, welche Farbe die Titanoberfläche annehmen wird.