Por que os materiais de aviação e os telefones celulares escolhem ligas de titânio
Propriedades do titânio
Alta resistência: 1,3 vezes de liga de alumínio, 1,6 vezes de liga de magnésio, 3,5 vezes de aço inoxidável, o campeão de materiais de metal.
Alta resistência térmica: a temperatura de uso é de várias centenas de graus mais alta que a liga de alumínio e pode funcionar por um longo tempo a uma temperatura de 450 ~ 500 ° C.
Boa resistência à corrosão: resistência ao ácido, resistência a alcalina, resistência à corrosão atmosférica, corrosão, resistência à corrosão do estresse é particularmente forte.
Bom desempenho de baixa temperatura: liga de titânio TA7 com elementos de gap muito baixo podem manter uma certa plasticidade a -253 ° C.
Alta atividade química: alta atividade química em alta temperatura, reagem facilmente com impurezas de gás, como hidrogênio e oxigênio no ar, para gerar uma camada endurecida.
A condutividade térmica é pequena, o módulo elástico é pequeno: a condutividade térmica é de cerca de 1/4 de níquel, 1/5 de ferro, 1/14 de alumínio, e a condutividade térmica de várias ligas de titânio é cerca de 50% menor que a Condutividade térmica do titânio. O módulo elástico da liga de titânio é cerca de 1/2 do aço.
Classificação e uso de ligas de titânio
Titanium alloys can be divided into: heat-resistant alloys, high-strength alloys, corrosion resistant alloys (titanium-molybdenum, titanium-palladium alloys, etc.), low-temperature alloys and special functional alloys (titanium-iron hydrogen storage materials, ligas de memória de titânio-níquel). Embora a história do titânio e suas ligas não seja longa, ela conquistou vários títulos honrosos por causa de suas propriedades extraordinárias. Venceu pela primeira vez o título é "Space Metal", é leve, força específica e resistência a alta temperatura, especialmente adequadas para a fabricação de aeronaves e várias naves espaciais. Atualmente, cerca de três quartos da produção mundial de ligas de titânio e titânio são usados na indústria aeroespacial. Muitas partes originalmente feitas de liga de alumínio foram convertidas em liga de titânio.
Aplicações aeroespaciais de ligas de titânio
A liga de titânio é usada principalmente em materiais de fabricação de aeronaves e motores, como ventiladores de titânio forjados, discos e lâminas de compressores, capas de motor, dispositivos de escape e outras partes da estrutura da viga da aeronave e outra estrutura estrutural. A espaçonave usa principalmente a alta resistência específica, resistência à corrosão e baixa resistência à temperatura da liga de titânio para fabricar vários vasos de pressão, tanques de combustível, prendedores, tiras de instrumentos, molduras e conchas de foguetes. Satélites de terra artificiais, módulos lunares, espaçonave tripulada e ônibus espaciais também usam soldas de placas de liga de titânio.
Em 1950, os Estados Unidos usaram o F-84 Fighter-Bomber como um escudo térmico da fuselagem traseira, exaustor de vento e exaustor e outros componentes não portadores. Desde a década de 1960, o uso da liga de titânio se move da fuselagem traseira para a fuselagem média, substituindo parcialmente o aço estrutural para fabricar importantes componentes de carga de carga, como molduras de espaçadores, vigas e líderes de retalho. Desde a década de 1970, as aeronaves civis começaram a usar um grande número de ligas de titânio, como a Boeing 747 passageiros aeronaves com mais de 3640 kg de titânio representando 28% do peso da aeronave. Com o desenvolvimento da tecnologia de processamento, um grande número de ligas de titânio também é usado em foguetes, satélites e naves espaciais. Quanto mais avançado a aeronave, mais titânio ele usa. A liga de titânio usada pelo lutador F-14A nos Estados Unidos é responsável por cerca de 25% do peso da aeronave; 25,8 % para os combatentes F-15A; O caça de quarta geração dos Estados Unidos jato usa 41% de titânio, e seu motor F119 usa 39% de titânio, que atualmente é a maior quantidade de aeronaves de titânio.
A razão pela qual as ligas de titânio são amplamente utilizadas na aviação
Por que temos que usar liga de titânio para transporte aéreo?
A velocidade máxima da aeronave moderna atingiu 2,7 vezes a velocidade do som. Voar a velocidades supersônicas que rapidamente faria o avião esfregar contra o ar e gerar muito calor. Quando a velocidade de vôo atinge 2,2 vezes a velocidade do som, a liga de alumínio não pode suportar, deve usar liga de titânio resistente a alta temperatura. Quando a proporção de peso de empuxo do motor aero aumenta de 4 para 8 para 8 para 10, e a temperatura da saída do compressor aumenta correspondentemente de 200 para 300 ° C para 500 a 600 ° C, o disco de compressor de baixa pressão original e o disco de compressor de baixa pressão e A lâmina feita de alumínio deve ser alterada para liga de titânio.
Nos últimos anos, os cientistas fizeram novos progressos no estudo das propriedades da liga de titânio. A liga de titânio original composta por titânio, alumínio e vanádio tem uma temperatura máxima de trabalho de 550 ° C ~ 600 ° C, e a liga de titanídeo de alumínio recém -desenvolvida (Tial) tem uma temperatura máxima de trabalho de 1040 ° C, usando liga de titânio em vez de Aço inoxidável para fazer discos e lâminas de compressores de alta pressão podem reduzir o peso da estrutura. Para cada redução de 10 % no peso, o avião economiza 4 % em combustível. Para foguetes, cada 1 kg de redução de peso pode aumentar a faixa de 15 km.
Aplicação 3c de liga de titânio
Atualmente, a indústria de eletrônicos de consumo representada por telefones celulares é muito "volume interno", e os fabricantes de cabeças esperam melhorar a capacidade premium dos produtos pela liga de titânio.
Huawei, Apple, Xiaomi, Honor e outros telefones celulares importaram esse material. Apple da série Ultra de relógios com estojo de titânio padrão, o lançamento mais recente do iPhone15, a versão Pro com um novo corpo de titânio, tornando -se o primeiro uso celular de titânio de grau de aviação da Apple; A Huawei usa o material da liga de titânio na estrutura da tela dobrável Phone MateXS2 lançada em 2022 e usa o quadro de liga de titânio no Watch4Pro; Honor lançou o telefone celular Honor Magic Vs2 em 12 de outubro, que usa materiais inovadores, como a dobradiça de titânio de Luban. Entre as novas máquinas Mi 14, o preço mais alto está a versão de titânio 14Pro.
É relatado que a Samsung usará uma estrutura de liga de titânio no Galaxys24ultra, e a parte do quadro do meio é semelhante ao titânio colorido primário do iPhone15Pro.
Em geral, as ligas de titânio têm as vantagens de alta resistência específica e leve para se tornar um motivo importante para a promoção, que pode tornar os eletrônicos de consumo mais leves, e a experiência do consumidor será mais confortável.
Análise das características de usinagem da liga de titânio
Primeiro de tudo, a condutividade térmica da liga de titânio é baixa, apenas 1/4 de aço, 1/13 de alumínio e 1/25 de cobre. Devido à lenta dissipação de calor da zona de corte, que não é propícia ao balanço de calor, no processo de corte, a dissipação de calor e o efeito de resfriamento é muito ruim, fácil de formar alta temperatura na zona de corte e a deformação e recuperação Das peças após o processamento são grandes, resultando no aumento do torque da ferramenta de corte, desgaste rápido da ponta e durabilidade reduzida.
Em segundo lugar, a condutividade térmica da liga de titânio é baixa, de modo que o acúmulo de calor de corte na pequena área perto da ferramenta de corte não é fácil de distribuir, o atrito da superfície da ferramenta frontal aumenta, não é fácil remover chips, o calor de corte não é fácil de distribuir e o desgaste da ferramenta é acelerado. Finalmente, a atividade química da liga de titânio é alta e é fácil reagir com o material da ferramenta em alta temperatura, formando dissolução e difusão, resultando no fenômeno de aderência, queimar e quebrar a faca.
Características de liga de titânio de processamento do centro de usinagem
O centro de usinagem pode processar várias partes ao mesmo tempo para melhorar a eficiência da produção. Melhorar a precisão da usinagem das peças, a consistência do produto é boa. O centro de usinagem possui a função de compensação da ferramenta, que pode obter a precisão da usinagem da própria máquina -ferramenta. Possui uma ampla gama de adaptabilidade e maior flexibilidade, como o processamento do arco da peça, o arredondamento de chanfro e transição, que pode alcançar várias funções de uma máquina. O centro de usinagem pode ser moído, perfuração, chato, tocar e uma série de processamento. O custo preciso pode ser realizado para controlar o cronograma de produção. Não precisa de acessórios especiais, economize muitos fundos de custo, reduza o ciclo de produção. Reduza bastante a intensidade do trabalho dos trabalhadores. A usinagem com vários eixos pode ser feita com a UG e outros softwares de usinagem.
Seleção de ferramentas e material de refrigerante
1. A seleção de materiais de ferramentas deve atender aos seguintes requisitos
Dureza suficiente, a dureza da ferramenta deve ser muito maior que a dureza da liga de titânio.
Força e resistência suficientes, porque a liga de titânio que corta a ferramenta para suportar muito torque e força de corte, portanto, deve ter força e resistência suficientes.
Resistência a desgaste suficiente, devido à boa tenacidade da liga de titânio, a vanguarda deve ser nítida durante o processamento, para que o material da ferramenta tenha resistência suficiente ao desgaste, de modo a reduzir o endurecimento do trabalho. Este é o parâmetro mais importante para selecionar ferramentas de corte de liga de titânio.
A afinidade entre o material da ferramenta e a liga de titânio é ruim, porque a atividade química da liga de titânio é alta, por isso é necessário evitar a formação do material da ferramenta e da liga de titânio por dissolução e difusão, resultando no fenômeno da aderência e queima a faca. Depois que os materiais domésticos de ferramentas comumente usados e os materiais de ferramentas estranhos são testados para mostrar que o uso do alto efeito da ferramenta de cobalto é ideal, o principal papel do cobalto pode fortalecer o efeito de endurecimento secundário, melhorar a dureza e a dureza após o tratamento térmico, enquanto possui alto Resistência, resistência ao desgaste, boa dissipação de calor.
2. Parâmetros geométricos do cortador de moagem
As características de usinagem da liga de titânio determinam que os parâmetros geométricos da ferramenta são bem diferentes dos das ferramentas comuns. Ângulo da hélice β Selecione um ângulo de elevação espiral menor, a ranhura do chip é aumentada, a remoção do chip é fácil, a dissipação de calor é rápida e a resistência de corte no processo de corte é reduzida. Ângulo frontal γ ponta de corte nítido, corte luz, evite a liga de titânio para produzir muito calor de corte, para evitar o endurecimento secundário. O ângulo traseiro α reduz a taxa de desgaste da lâmina, é propício à dissipação de calor e a durabilidade também é bastante aprimorada.
3. Seleção de parâmetros de corte
A usinagem de liga de titânio deve escolher uma velocidade de corte mais baixa, uma alimentação grande apropriada, uma profundidade de corte razoável e uma quantidade de acabamento e resfriamento suficiente. Velocidade de corte VC = 30 ~ 50m/min, alimente F Processamento áspero para tomar uma alimentação maior, acabamento e semi-acabamento para obter uma alimentação moderada. A profundidade de corte AP = 1/3D é apropriada, a afinidade da liga de titânio é boa, a remoção de chips é difícil, a profundidade de corte é muito grande, causará a ferramenta que a fenômeno da ferramenta. A camada superficial de liga de titânio é de cerca de 0,1 ~ 0,15 mm, a margem é muito pequena, a lâmina é cortada na camada endurecida, a ferramenta é fácil de usar, a camada endurecida deve ser evitada, mas a margem de corte não deve ser muito grande.
4. CoICONTE
O processamento da liga de titânio é melhor não usar o líquido de arrefecimento contendo cloro, para evitar substâncias tóxicas e causar fragilização de hidrogênio, mas também para evitar trincas de corrosão por tensão de alta temperatura da liga de titânio. Escolha a emulsão sintética solúvel em água, também pode ser o líquido de arrefecimento auto-correspondente. Ao cortar, o líquido de arrefecimento deve ser suficiente, a velocidade de circulação do líquido de arrefecimento deve ser rápida, a taxa de fluxo e a pressão do fluido de corte devem ser grandes e o centro de usinagem está equipado com um bico de resfriamento especial, que pode alcançar o efeito desejado desde que Como o ajuste é dado atenção.
