Чем резать титан в домашних условиях. Разделительная кислородная резка титана и его сплавов

Лазерная резка титана – это современный способ обработки титана и его сплавов, который позволяет добиться высокой точности и чистой поверхности реза. Традиционные способы обработки резанием не всегда применимы для этого металла из-за его высоких прочностных свойств.

Сильное увеличение температуры в зоне резания приводит к появлению усталостных напряжений металла и снижению прочности изделий. А из-за прилипания титана к режущему инструменту возникает необходимость снижения скорости обработки.

Технология резки лазером титана

Негативных последствий при обработке титана можно избежать, если использовать для лазерного раскроя современные немецкие установки TRUMPF. У нас есть установки различной мощности для резки металла любой толщины. Бесконтактным режущим инструментом в них является мощный лазер. Компьютер управляет лазерной головкой, передвигая ее в соответствии с чертежом над координатным столом установки сбоку и сверху.

Тонкий луч лазера, соприкасаясь с титаном, испаряет его. Материал рядом с линией реза тоже нагревается, но его деформации не происходит. Чтобы удалить из зоны резания расплавленный металл применяют газовую смесь аргона и кислорода в определенной строго выверенной пропорции.

Соотношение газов подбирают для каждой толщины металла так, чтобы обеспечить наилучшее качество обработанной поверхности при максимальной скорости резания.

Преимущества лазерной резки титана перед другими способами металлообработки

Резка титана лазером позволяет:

• получить качественную поверхность реза, не требующую дополнительной обработки;
• минимизировать температурное воздействие на заготовку в процессе обработки, а соответственно ее деформацию;
• уменьшить отходы, потому что компьютер использует оптимальную раскладку при лазерном раскрое;
• получить идеальную точность реза до 0,05 мм и высокую скорость выполнения работ.

Компания МеталлПроцесс в Москве предлагает предприятиям среднего и крупного бизнеса, частным клиентам заказать услугу по резке титана лазером. Возможно выполнение заказа из нашего материала. На вкладке Запрос на расчет можно узнать цену услуги. Также осуществляем доставку изделий до предприятия заказчика.

Стоимость услуг

Причины обратиться в компанию МеталлПроцесс

• доставляем готовые изделия заказчику.

Нуждаетесь в наших услугах? Вы можете заполнить для предварительного расчета

Цены на резку титана, руб. за метр.

Цена указана за рез Rz40.

Минимальный заказ: 5000 руб., без учета стоимости материала.

На сегодняшний день, одним из самых прочных металлов, доступных человеку, является титан. Будучи металлом повышенной прочности, ранее титан использовался только в тяжелой промышленности, в изготовлении всевозможной военной техники и летательных аппаратов. В последнее время, титан стал более доступным, причиной чему является многократное снижение его стоимости, что позволило использовать его в большинстве сфер человеческой деятельности. Однако, использовать титан в гражданских целях весьма не просто. Будучи очень прочным, титан практически не поддается обычной обработке.
Выход из столь затруднительной ситуации предоставляет г титана, благодаря которой стало возможным производство украшений, медицинской техники и спортивных товаров из титана.

Что представляет собой процесс гидроабразивной резки титана.

Сегодня, гидроабразивная резка титана по праву считается инновационным видом обработки металлов. Вся суть данного процесса заключается в обработке титана или любого другого металла струей воды, используемой в качестве режущего инструмента. Вода испускается под крайне высоким давлением и с высокой скоростью, что позволяет разрезать лист титана, не повредив его при этом.

История возникновения гидроабразивной резки.

Освещая тему гидрообразивной резки титана, стоит заметить, что первые попытки проделать подобного рода операции, а именно, применить воду для резки твердых металлов, осуществлялись еще в 30-х годах 20-го века, однако успехом они не увенчались.
Первый успешный эксперимент подобного плана состоялся в 1960-м году, когда американская самолетостроительная компания, с помощью струи воды и абразивного материала, разрезала лист титана большой толщины всего за несколько минут.
Таким образом, возникнув более 40-ка лет назад, гидроабразивная резка обрела широкое применение сравнительно недавно.

Принцип гидроабразивной резки титана.

Решив всерьез заняться гидроабразивной резкой титана, необходимо учесть все малейшие аспекты данного трудоемкого и сложного процесса.
В первую очередь, стоит четко понимать, что гидроабразивная резка будет невозможной при отсутствии насоса высокого давления, способного нагнетать давление воды до отметки в 4000 бар. Также стоит запомнить, что помимо самой воды, на поверхность титана поступает и гранатовый песок, также известный, как абразив, за счет которого и осуществляется резка.
Третьим, не менее важным аспектом гидроабразивной резки, является размер сопла, через которая поступает смесь воды и песка. Для достижения лучших результатов, рекомендуется использовать сопла размером от 0.4 мм, вплоть до 1 мм.

Недостатки других способов резки титана.

Нельзя не сказать, что лист титана можно разрезать и другими способами. К примеру, используя механическую резку или же лазерный луч. Тем не менее, оба вышеуказанных варианта обработки титанового листа приведут к нагреву самого металла в зоне разреза, что в последствии, отрицательно скажется на физических свойствах и сделает титан хрупким.

Актуальность

Для изготовления конструкций и деталей из титановых сплавов применяются всевозможные виды механической обработки: шлифование, точение, сверление, фрезерование, полирование.
Одной из важных особенностей при механической обработке деталей из титана и сплавов является то, что необходимо обеспечить ресурсные, в особенности усталостные характеристики, в значительной степени зависящие от качеств поверхностного слоя, который формируется при холодной обработке. Из-за низкой теплопроводности и др. специфических свойств титана, проведение шлифования как завершающей стадии обработки затруднено. Во время шлифовки очень легко могут образовываться прижоги, в поверхностном слое могут возникать дефектные структуры и остаточные напряжения, растяжения, которые существенно влияют на снижение усталостной прочности изделий. Поэтому, шлифование деталей из титана обязательно проводится при пониженных скоростях и в случае необходимости может быть заменено на лезвийную либо абразивную обработку низкоскоростными методами. В случае же применения шлифования, оно должно проводиться с применением строго регламентированных режимов с проведением последующего контроля поверхности деталей на наличие прижогов и сопровождаться улучшением качеств детали за счет упрочнения поверхностным пластическим деформированием (ППД).

Сложности

Из-за высоких прочностных свойств титан плохо поддаются обработке резанием . Он имеет высокое соотношение предела текучести ко времени сопротивления разрыву примерно 0,85−0,95. Например, для стали этот показатель не превышает 0,75. Как результат, при механической обработке титановых сплавов необходимы большие усилия, что из-за низкой теплопроводности влечет за собой значительное повышение температуры в поверхностных слоях разреза и затрудняет охлаждение зоны резки. Из-за сильной адгезии титан накапливается на режущей кромке, что значительно повышает силу трения. Кроме того, приваривание и налипание титана в местах соприкосновения поверхностей приводит к изменению геометрии инструмента. Такие изменения, изменяющие оптимальную конфигурацию, влекут за собой дальнейшее повышение усилий для обработки, что, соответственно, приводит к еще большему повышению температуры в точке контакта и ускорению износа. Больше всего на повышение температуры в рабочей зоне влияет скорость резания, в меньшей степени это зависит от усилия подачи инструмента. Наименьшее влияние на повышение температуры оказывает глубина проведения резания.

Под действием высоких температур при резании происходит окисление титановой стружки и обрабатываемой детали. Это влечет в последующем для стружки проблему, связанную с ее утилизацией и переплавкой. Аналогичный процесс для обрабатываемой детали в последующем может привести к ухудшению ее эксплуатационных характеристик.

Сравнительный анализ

Процесс холодной обработки титановых сплавов по трудоемкости в 3−4 раза сложнее, чем обработка углеродистых сталей, и в 5−7 раз — чем обработка алюминия. По информации ММПП «Салют», сплавы титана ВТ5 и ВТ5−1 в сравнению с углеродистых сталью (с 0,45% С), имеют коэффициент относительной обрабатываемости 0,35−0,48, а для сплавов ВТ6, ВТ20 и ВТ22 этот показатель еще меньше и составляет 0,22−0,26. Рекомендуется при механической обработке использовать низкую скорость резки при небольшой подаче, используя для охлаждения большое количество охлаждающей жидкости. При обработке изделий из титана применяются режущие инструменты из наиболее износостойкой быстрорежущей стали, предпочтение отдается твердым сортам сплавов. Но даже при выполнении всех предписанных условий для резания, скорости должны быть уменьшены, по крайней мере, в 3−4 раза, по сравнению с обработкой стали, что должно обеспечить приемлемую стойкость инструмента, особенно это важно при работе на станках с ЧПУ.

Оптимизация

Температуру в зоне резки и усилие для резания можно существенно снизить, увеличив содержание водорода в сплаве, вакуумным отжигом и соответствующей механической обработкой. Проведение легирования сплавов из титана при помощи водорода дает в конечном итоге значительное снижение температуры в зоне резания, дает возможность снизить силу резания, повышает стойкость твердосплавного инструмента до 10 раз в зависимости от природы сплава и режима резания. Этот способ дает возможность увеличить скорость обработки в 2 раза без потери качества, а также увеличивать усилие и глубину при проведении резания без снижения скорости.

Для механической обработки деталей из сплавов титана широкое применение получили технологические процессы, которые позволяют совместить несколько операций в одну за счет использования многоинструментального оборудования. Наиболее целесообразно такого рода технологические операции проводить на многооперационных станках (обрабатывающих центрах). К примеру, для изготовления силовых деталей из штамповок применяются станки МА-655А, ФП-17СМН, ФП-27С; деталей типа «кронштейн», «колонка», «корпус» из фасонной отливки и штамповки — станки «Горизонт», Me-12−250, МА-655А, листовых панелей — станок ВФЗ-М8. На этих станках при обработке большинства деталей реализован принцип «максимальной» законченности обработки в одной операции, что достигается благодаря последовательной обработке детали с нескольких сторон на одном станке при помощи нескольких установленных на нем приспособлений.

Фрезерование

Из-за необходимости приложения больших усилий для механической обработки сплавов титана применяются, как правило, крупные станки (ФП-7, ФП-27, ФП-9, ВФЗ-М8 и т. п.). Фрезерование является самым трудоемким процессом во время изготовления деталей. Особенно большой объем таких работ приходится на изготовление силовых деталей каркасов самолета: нервюры, шпангоуты, балки, лонжероны, траверсы.

При фрезеровании деталей типа «траверса», «балки», «нервюра» используется несколько методов. 1) При помощи специальных гидравлических или механических копиров на универсально-фрезерных станках. 2) По копирам на копирно-фрезерных гидравлических станках. 3) На станках с ЧПУ типа МА-655С5, ФП-11, ФП-14. 4) При помощи трехкоординатных станков с ЧПУ. При этом используют: специальные сборные фрезы с изменяемым во время обработки углом; фасонные вогнутые и выпуклые фрезы радиационного профиля; концевые фрезы с подведением к цилиндрической поверхности детали плоскости стола под необходимым углом.

Для обработки авиационных материалов в нашей стране создано множество станков, которые не уступают мировым стандартам, а некоторые из них не имеют аналогов за границей. Например, станок ВФ-33 с ЧПУ (продольно-фрезерный трёхшпиндельный трёхкоординатный) назначение которого одновременная обработка тремя шпинделями панелей, монорельсов, нервюр, балок и других такого рода деталей для тяжелых и легких самолетов.
Станок 2ФП-242 В, имеющий два подвижных портала и ЧПУ (продольно-фрезерный трехшпиндельный четырехкоординатный) разработан для обработки габаритных лонжеронов и панелей при для тяжелых и широкофюзеляжных самолетов. Станок ФРС-1, оснащенный подвижной колонной, горизонтально-фрезерно-расточный, 15-ти координатный с ЧПУ — предназначен для обработки стыковых поверхностей центроплана и крыла широкофюзеляжных самолетов. СГПМ-320, гибкий производственный модуль, в состав которого входят токарный станок, ЧПУ АТ-320, магазин на 13 инструментов, манипулятор автоматический для съема и установки деталей для ЧПУ. Гибкий производственный комплекс АЛК-250, созданный для производства прецизионных деталей для корпуса гидроагрегатов.

Инструменты

Чтобы обеспечить оптимальные условия резания и высокое качество поверхности деталей, необходимо строгое соблюдение геометрических параметров инструмента из твердых сплавов и быстрорежущих сталей. Резцы с пластинками из твердого сплава ВК8 применяются для точения кованых заготовок. Рекомендуются следующие геометрические параметры резцов во время обработки по газонасыщенной корке: главный угол в плане φ1 =45°, вспомогательный угол в плане φ =14°, передний угол γ=0°; задний угол α = 12°.При следующих режимах резания: подача s = 0,5 — 0,8 мм/об, глубина резания t не менее 2 мм, скорость резания v = 25 — 35 м/мин. Для проведения чистового и получистового непрерывного точения можно применить инструменты из твердых сплавов ВК8, ВК4, ВКбм, ВК6 и др. при глубине резания 1−10 мм, скорость резки составляет v = 40−100 мм/мин, а подача должна составлять s = 0,1−1 мм/об. Могут так же применяться инструменты из быстрорежущей стали (Р9К5, Р9М4К8, Р6М5К5). Для резцов, изготовленных из быстрорежущей стали, разработана следующая геометрическая конфигурация: радиус при вершине r = 1 мм, задний угол α = 10°, φ = 15°. Допустимые режимы резки при точении титана достигаются при глубине резки t = 0,5−3 мм, v = 24−30 м/мин, s <0,2 мм.

Твердые сплавы

Проведение фрезерных работ с титаном затрудняет налипание титана на зубья фрезы и их выкашивание. Для изготовления рабочих поверхностей фрез используются твердые сплавы ВК8, ВК6М, ВК4 и быстрорежущие стали Р6М5К5, Р9К5, Р8МЗК6С, Р9М4К8, Р9К10. Для проведения фрезеровки титана при помощи фрез с пластинами из сплава ВК6М рекомендуется использовать следующий режим резания: t = 2 — 4 мм, v = 80 — 100 м/мин, s =0,08−0,12 мм/зуб.

Сверление

Проведение сверления титана затрудняет налипание стружки на рабочую поверхность инструмента и ее набивание в отводящие канавки сверла, что ведёт к повышению сопротивления резанию и быстрому износу режущей кромки. Для предупреждения этого рекомендуется при проведении глубокого сверления периодически проводить очистку инструмента от стружки. Для сверления применяют инструменты из быстрорежущих сталей Р12Р9К5, Р18Ф2, Р9М4К8, Р9К10, Р9Ф5, Ф2К8МЗ, Р6М5К5 и твердого сплава ВК8. При этом рекомендуются следующие параметры геометрии сверл: для угла наклона спиральной канавки 25−30, 2φ0 = 70−80°, 2φ = 120−130°, α = 12−15°, φ = 0−3°.

Для повышения производительности при обработке титановых сплавов резанием и увеличения стойкости применяемого инструмента используют жидкости типа РЗ СОЖ-8. Они относятся к галлоидосодержащим смазывающе-охлаждающим. Охлаждение обрабатываемых деталей проводится методом обильного орошения. Применение галлоидосодержащих жидкостей при обработке влечет за собой образование солевой корки на поверхности титановых деталей, которая с учетом нагрева и одновременного действия напряжения может вызвать солевую коррозию. Для предотвращения этого после обработки с применением РЗ СОЖ-8 детали подвергаются облагораживающему травлению, во время которого снимается поверхностный слой толщиной до 0,01 мм. Во время проведения сборочных операций применение РЗ СОЖ-8 не допускается.

Шлифовка

На обрабатываемость титановых сплавов существенно влияет их химический и фазовый состав, тип и параметры микроструктуры. Наиболее затруднена обработка титановых полуфабрикатов и деталей, имеющих грубую пластинчатую структуру. Такого рода структура имеется у фасонных отливок. Кроме того, фасонные отливки из титана имеют газонасыщенную корку на поверхности, которая сильно влияет на износ инструмента.

Проведение шлифовки титановых деталей затруднено из-за высокой склонности контактного схватывания во время трения. Оксидная поверхностная пленка легко разрушается во время трения под действием удельных нагрузок. В процессе трения в местах соприкосновения поверхностей происходит активное перенесение материала из обрабатываемой детали на инструмент («схватывание»). Способствуют этому так же и другие свойства сплавов титана: более низкая теплопроводность, повышение упругой деформации при сравнительно низком модуле упругости. Из-за выделения тепла на трущейся поверхности утолщается оксидная пленка, что в свою очередь повышает прочность поверхностного слоя.

При обработке деталей из титана применяются ленточное шлифование и шлифование абразивными кругами. Для промышленных сплавов наиболее распространено применение абразивных кругов из зеленого карбида кремния, который обладает большой твердостью и хрупкостью при стабильности физико-механических свойств с более высокими абразивными способностями, чем у черного карбида кремния.

Купить, цена

Компания ООО «Электровек-сталь» реализует металлопрокат по оптимальной цене. Она формируется с учетом ставок на LME (London metal exchange) и зависит от технологических особенностей производства без включения дополнительных затрат. Поставляем полуфабрикаты из титана и его сплавов в широком ассортименте. Все партии изделий имеют сертификат качества на соответствие требованиям стандартов. У нас вы можете купить оптом самую различную продукцию для масштабных производств. Широкий выбор, исчерпывающие консультации наших менеджеров, доступные цены и своевременность поставки определяют лицо нашей компании. При оптовых покупках действует система скидок

Самым твердым металлом в мире можно по праву назвать титан, который отличается от остальных известных материалов такими качествами, как:

1. высокая удельная прочность;
2. небольшой плотностью;
3. устойчивость к воздействию коррозии;
4. механическая прочность;
5. сохранение прочностных характеристик даже при воздействии высоких температур;
6. высокие показатели магнитных свойств;
7. ударная вязкость.

Благодаря такому широкому перечню положительных свойств, титан используются в различных отраслях промышленности, медицины, ювелирном деле, при производстве электроники, и даже в химической промышленности.

Технология и требования к резке титана

В связи с его высокой прочностью, резать титан можно только при помощи лазерного луча, который, воздействуя на структуру материала, нагревает и разрушает требуемый участок. Титан с трудом поддается обычной резке, но при помощи лазерного луча этот процесс выполняется с особой точностью даже на совсем маленьких участках. При помощи такого современного метода, как резка титана лазером можно получить аккуратный и чистый срез.

Сам процесс резки производится при помощи компьютера, который управляет сфокусированным на определенном участке лазерным лучом, разрушающим титан, а подаваемая струя сжатого газа выдувает уже разрушенные частицы металла. Так образуется полноценный срез.

Классификация и преимущества, которыми обладает резка титана

Существуют различные виды лазерной резки, а его выбор будет зависеть от вида материала, а также характеристик режущего газа (его состава и давления).

В зависимости от этих показателей, резку лазером разделяют на такие виды, как:

1. лазерно-кислородная, где основной режущий газ – это кислород;
2. с предварительным нагреванием участка лазером;
3. с использованием инертного газа;
4. с охлаждение разрезаемого участка охлажденным инертным газом;
5. сублимационная высокоточная резка.

Выполняется различные типы резки на заказ, у специализирующихся и располагающих таким оборудованием компаний.

Резка титана обладает массой преимуществ перед видами резки металлов другими методами:

• соблюдение высокой точности, позволяющей получить отверстия до 0.5 миллиметра в диаметре;
• строгое соблюдение параметров и форм в соответствии с требованиями;
• большая скорость разрезания, которая позволяет увеличить производительность;
• возможность единоразового разрезания материала без дополнительных корректировок и шлифовки срезов;
• температурному воздействию подвергается наименьшая зона;
• после резки титана лазерным лучом остается минимальное количество отходов;
• металлический лист любого размера лазером можно разрезать точно по контуру;
• не только к титану, но и к любому материалу можно подобрать требуемую мощность лазерного луча, настроить его, ориентируясь на характеристики материала.

При помощи лазера можно производить резку целых партий титановых изделий, что позволяет выйти на промышленные масштабы производства. А благодаря тому, что процесс лазерной резки максимально автоматизирован, управлять им очень легко и просто. Естественно, что стоимость лазерной резки превышает цену всех остальных методов, но это легко оправдывается высоким качеством и скоростью получаемых разрезов.

Титан до недавних пор использовался исключительно в авиации и военной промышленности. Но с появлением более современных способов обработки и снижением стоимости заготовок из данного материала его стали применять в гражданских целях. Компания VT-metall осуществляет резку титана на современном оборудовании по Вашим размерам.

Технология резки лазером титана

Наша компания использует установки с бесконтактным режущим инструментом – мощным лазером. Управление режущей головкой осуществляется при помощи компьютера. Он передвигает ее над координатным столом в соответствии с чертежом. Тонкий лазерный луч соприкасается с поверхностью металла и быстро испаряет его. Материал, находящийся вблизи линии реза, также нагревается, но не деформируется. Для удаления расплавленного металла из зоны реза используют газовую смесь кислорода и аргона в точно выверенной пропорции.

За более подробной информацией о лазерной резке титана Вы можете обратиться по телефону, номер которого указан в разделе «