Обработка титана: трудности и особенности

Специалисты, занятые в области металлургии, отлично знают
обо всех преимуществах и положительных сторонах титана. Это лёгкий сверхпрочный
металл, относящийся к группе цветных металлов, и обладающий уникальной
устойчивостью к коррозии и другим пагубным процессам на его поверхности. Однако
наравне с выгодными чертами и характеристиками титан также обладает и рядом
технических особенностей, из-за которых стандартная механическая обработка не
принесёт практически никаких результатов. Кроме отрицательных. По наблюдениям,
обрабатывать титановые сплавы так же трудно, как и нержавеющую сталь. А это
весьма убедительный факт в пользу того, что с такой задачей придётся
повозиться. Причём, это касается абсолютно всех видов металлообработки,
связанных с физическим воздействием на заготовку.

Основные сложности

В первую очередь, процесс затрудняется тем, что практически
любые сплавы, контактируя с титаном, попросту растворяются в нём, в результате
чего из чистого состава металла получается смесь. Поэтому практически любые
резцы, даже из самого твёрдого сырья, в данном случае не применимы. Выходом из
ситуации является лишь сталь особых марок, имеющая быстрорежущие свойства. Её плотности
достаточно, чтобы за короткое время не стереть режущий инструмент в пыль.

Второй недостаток – низкая теплопроводность титана. Это
значит, что при любом физическом контакте он быстро нагревается и не отводит
излишек температуры. В результате термической реакции зерно сплава увеличивается,
повышается его хрупкость в местах взаимодействия, и от высокой стойкости и
прочности не остаётся практически ничего. Но и в этой ситуации технологи и
инженеры нашли выход. Он состоит в применении специальных охлаждающих жидкостей
и паст высокой вязкости. Правда, следить за процессом нужно непрерывно, чтобы
не допустить момент перегрева.

Третий минус – высокая химическая активность титана и его
сплавов. Он очень быстро вступает в реакцию с элементами воздуха и окисляется,
что приводит к негативным процессам внутри состава. Решить эту задачу куда
сложнее, однако и здесь выход был найден в защитных плёнках, получаемых при
нанесении на поверхность жидкостей с выдержкой определённого температурного
режима.

Действия при
различных видах обработки

А теперь перейдём, непосредственно, к самим методам
обработки и эффективным решениям в данной среде:

Фрезеровка. Обычные
фрезы даже из самых прочных материалов здесь не подходят, так как при попытке
обработать титан он начнёт прилипать к инструменту, подниматься и деформироваться.
Поэтому самым действенным способом избежать затруднения является применение
фрез из быстрорежущей стали. Причём, очень важно контролировать скорость
оборотов. Чтобы не переусердствовать, она должна быть даже ниже, чем при работе
с нержавеющей сталью.

Токарные работы. Здесь
ситуация аналогична. Заготовка будет всячески норовить прилипнуть к резчику и
смешаться с ним, что приведёт к максимально быстрому износу и порче исходного
материала. Поэтому применяется быстрорежущая сталь высокой плотности в
сочетании с охлаждающими вязкими растворами, способными удерживать в себе тепло
и выводить его через поверхность.

Сверление.
Довольно часто в титане для закрепления элементов конструкции необходимо
проделать отверстия различных диаметров. Но сделать это тоже очень непросто.
Главное – следить за отводными каналами, через которые уходит снятая стружка.
Если они забьются, механизм застопорится, и понадобится дорогостоящий ремонт.

Резка. Резать
титановые листы рекомендуется на специальных механических или автоматических
гильотинах. Если же заготовка небольшого размера, вполне может подойти токарный
станок. Но весь процесс должен быть максимально отточенным и быстрым, чтобы не
проводить лишних манипуляций и не поддавать материал перегреву и другим
негативным воздействиям.

Как видим, человечество постепенно научилось работать со
столь сложным сырьём, как титан и его сплавы. И оно того действительно стоит.
Однако не исключено, что это далеко не последний шаг на пути к совершенству.
Возможно, совсем скоро будут изобретены новые способы избежать влияния
отрицательных черт металла, которые ещё больше упростят взаимодействие с ним и
откроют новые горизонты в применении.