¿Por qué es difícil procesar titanio mediante corte con alambre?

Si desea mecanizado CNC de titanio , la gente a menudo necesita más tiempo para pensar cómo mecanizar las aleaciones de titanio será más fácil. Porque siempre ha sido un desafío procesar aleaciones de titanio mediante corte con alambre , el corte de alambre es el mejor método de procesamiento. Entonces, ¿por qué es un desafío procesar aleaciones de titanio mediante corte con alambre?

Para resolver este problema, primero debemos comprender algunas propiedades metálicas comunes de las aleaciones de titanio.

¿Qué es la aleación de titanio?

El titanio es un nuevo tipo de metal. El rendimiento del titanio está relacionado con el contenido de impurezas como el carbono, el nitrógeno, el hidrógeno y el oxígeno. El yoduro de titanio más puro tiene un contenido de impurezas de no más del 0,1%, pero tiene baja resistencia y alta plasticidad. Las propiedades del titanio puro industrial al 99,5 % son densidad ρ=4,5 g/cm ³ , punto de fusión 1725℃, conductividad térmica λ=15.24W/(m. K), resistencia a la tracción σb=539MPa, elongación δ=25%, tasa de contracción de la sección ψ=25%, módulo elástico E=1.078×105MPa, dureza HB195.

¿Cuáles son las propiedades de las aleaciones de titanio?

• Fuerza específica alta

La densidad de la aleación de titanio es generalmente de aproximadamente 4,51 g/cm ³ , que es solo un 60 % de acero. La densidad del titanio puro es cercana a la del acero ordinario, y algunas aleaciones de titanio de alta resistencia superan la resistencia de muchas láminas de acero estructural de aleación. Por lo tanto, la resistencia específica (resistencia/densidad) de la aleación de titanio es mucho mayor que la de otros materiales estructurales metálicos, y se pueden producir piezas con alta resistencia unitaria, buena rigidez y peso ligero. Las aleaciones de titanio se utilizan en componentes de motores de aviones, esqueletos, revestimientos, sujetadores y trenes de aterrizaje, así como en algunos componentes aeroespaciales.

• Alta resistencia térmica

La temperatura de funcionamiento es varios cientos de grados más alta que la de las aleaciones de aluminio, y aún se puede mantener la resistencia requerida a temperaturas moderadas. Puede funcionar durante mucho tiempo a una temperatura de 450 a 500 °C, mientras que la resistencia específica de las aleaciones de aluminio disminuye significativamente a 150 °C. La temperatura de trabajo de la aleación de titanio puede alcanzar los 500 ℃ y la temperatura de trabajo de la aleación de aluminio es inferior a 200 ℃.

• Buena resistencia a la corrosión

La aleación de titanio funciona en una atmósfera húmeda y en un medio de agua de mar, y su resistencia a la corrosión es mucho mejor que la del acero inoxidable; tiene una resistencia particularmente fuerte a la corrosión por picaduras, la corrosión ácida y la corrosión por tensión; Las mercancías, el ácido nítrico, el ácido sulfúrico, etc. tienen una excelente resistencia a la corrosión. Sin embargo, el titanio tiene poca resistencia a la corrosión en medios con oxígeno reductor y sales de cromo.

• Buen rendimiento a baja temperatura

Las aleaciones de titanio aún pueden mantener sus propiedades mecánicas a temperaturas bajas y ultrabajas. A temperaturas extremadamente bajas, las aleaciones de titanio con elementos intersticiales extremadamente bajos, como TA7, aún pueden mantener cierta plasticidad a -253 °C. Por lo tanto, la aleación de titanio también es un importante material estructural de baja temperatura.

• Alta actividad química

El titanio tiene una alta actividad química y produce fuertes reacciones químicas con O, N, H, CO, CO₂ , vapor de agua, amoníaco, etc. en la atmósfera. Cuando el contenido de carbono es superior al 0,2 %, se formará un TiC duro en la aleación de titanio; cuando la temperatura es alta, también se formará una capa superficial dura de TiN cuando interactúe con N; cuando la temperatura es superior a 600 ℃, el titanio absorbe oxígeno para formar una capa endurecida con alta dureza; El aumento del contenido de hidrógeno también formará una capa de fragilización. La profundidad de la capa superficial dura y quebradiza producida por la absorción de gas puede alcanzar de 0,1 a 0,15 mm, y el grado de endurecimiento es del 20 % al 30 %. La afinidad química del titanio también es grande y es fácil adherirse a la superficie de fricción.

• Pequeña conductividad térmica

La conductividad térmica del titanio λ=15,24 W/(m. K) es aproximadamente 1/4 de níquel, 1/5 de hierro, 1/14 de aluminio y la conductividad térmica de varias aleaciones de titanio es aproximadamente 1/4 de esa. de titanio. un 50% menos El módulo de elasticidad de la aleación de titanio es aproximadamente la mitad del acero, por lo que su rigidez es pobre y fácil de deformar, por lo que no es adecuada para fabricar varillas delgadas y piezas de paredes delgadas.

Resumir

Por lo tanto, de acuerdo con las propiedades metálicas anteriores de las aleaciones de titanio, podemos saber que el titanio es un metal con alta resistencia, alta dureza, alta resistencia al calor y baja conductividad térmica. Luego, el proceso de corte de alambre es a través del fenómeno de la corrosión eléctrica, la descarga de alta frecuencia entre el alambre de molibdeno y la pieza de trabajo, y la alta temperatura instantánea funde el metal para cortar.

El titanio metálico es muy estable en el aire a temperatura ambiente. Solo cuando se calienta a alta temperatura durante un tiempo cambiará de color, y lo más importante es que se vuelva azul. Esto se debe principalmente a que cuando el titanio metálico se calienta en el aire, se oxidará con oxígeno para formar una película de óxido densa.

Esta capa de película de óxido no solo puede proteger la superficie del metal titanio, sino también la fuente fundamental del cambio de color del titanio. La ecuación de reacción de la oxidación del titanio es Ti+O₂ ==TiO₂ , y la condición de reacción es calentamiento a alta temperatura (es decir, la capa afectada por el calor en ambos lados de la ranura de corte de alambre). Cuando la temperatura de calentamiento es baja, la película de óxido en la superficie de titanio es casi transparente, lo cual es difícil de percibir a simple vista, pero cuando la temperatura aumenta, la película de óxido en la olla se espesará gradualmente e interferirá con la luz. Diferentes colores aparecen en los ojos humanos. Por lo tanto, el grosor de la película de óxido determina el color que adoptará la superficie de titanio.