Lámina Ta1 Varilla de Alambre de Titanio Puro Ta3 Tubo de Aleación de Titanio Alambre Recto de Titanio

Lámina de Titanio TA1 Varilla de Titanio Puro TA3 Tubo de Aleación de Titanio TA2 Alambre Recto de Titanio _Empresa de Fabricación Profesional (Resistencia al Calor, Resistencia, Plasticidad, Tenacidad, Formabilidad, Soldabilidad, Resistencia a la Corrosión y Biocompatibilidad)
actuación
El titanio es un nuevo tipo de metal,

Piso Resistente al Desgaste de Aleación de Titanio y Silicona
El rendimiento del titanio está relacionado con el contenido de impurezas como carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. El titanio de yodo más puro tiene un contenido de impurezas no superior al 0.1%, pero su resistencia es baja y su plasticidad es alta. El rendimiento del titanio puro industrial al 99.5% es: densidad ρ=4.5g/cm³, punto de fusión es 1725℃, conductividad térmica λ=15.24W/(m.K), resistencia a la tracción σb=539MPa, alargamiento δ=25%, reducción de área ψ=25%, módulo de elasticidad E=1.078×105MPa, dureza HB195.
alta resistencia

La densidad de la aleación de titanio generalmente ronda los 4.51 g/centímetro cúbico,

Solo el 60% del acero, la densidad del titanio puro se acerca a la del acero ordinario, y algunas aleaciones de titanio de alta resistencia superan la resistencia de muchos aceros estructurales aleados. Por lo tanto, la resistencia específica (resistencia/densidad) de las aleaciones de titanio es mucho mayor que la de otros materiales estructurales metálicos, como se muestra en la Tabla 7-1, y pueden usarse para fabricar componentes con alta resistencia específica, buena rigidez y peso ligero. Las aleaciones de titanio se utilizan para componentes de motores de aeronaves, fuselajes, revestimientos, sujetadores y trenes de aterrizaje, etc.
Alta resistencia térmica

La temperatura de servicio es varios cientos de grados más alta que la de las aleaciones de aluminio, y aún puede mantener la resistencia requerida a temperaturas medias. Estos dos tipos de aleaciones de titanio pueden trabajar durante mucho tiempo a temperaturas de 450～500℃ y aún tienen una resistencia específica muy alta en el rango de 150℃～500℃, mientras que la resistencia específica de las aleaciones de aluminio disminuye significativamente a 150℃. La temperatura de servicio de las aleaciones de titanio puede alcanzar los 500℃, mientras que la de las aleaciones de aluminio está por debajo de los 200℃.
Buena resistencia a la corrosión

Las aleaciones de titanio funcionan en atmósferas húmedas y medios de agua de mar, y su resistencia a la corrosión es muy superior a la del acero inoxidable; tienen una resistencia particularmente fuerte a la picadura, el ataque ácido y la corrosión bajo tensión; tienen una excelente resistencia a la corrosión frente a álcalis, cloruros, compuestos orgánicos que contienen cloro, ácido nítrico, ácido sulfúrico, etc. Sin embargo, el titanio tiene poca resistencia a los medios reductores de oxígeno y cromato.
Buen rendimiento a bajas temperaturas

Las aleaciones de titanio aún pueden mantener sus propiedades mecánicas a bajas y ultrabajas temperaturas. Tienen un buen rendimiento a bajas temperaturas. Las aleaciones de titanio con elementos intersticiales extremadamente bajos, como el TA7, aún pueden mantener un cierto grado de plasticidad a -253℃. Por lo tanto, las aleaciones de titanio también son materiales estructurales importantes para bajas temperaturas.
Alta actividad química

El titanio tiene alta actividad química y reacciona con O, N, H en la atmósfera

Productos de aleación de titanio
、CO、CO2, vapor de agua, gas amoníaco, etc. producen fuertes reacciones químicas. Cuando el contenido de carbono es superior al 0.2%, se formará TiC duro en la aleación de titanio; a temperaturas más altas, también formará una capa superficial dura de TiN al reaccionar con N; por encima de 600℃, el titanio absorbe oxígeno para formar una capa endurecida con muy alta dureza; a medida que aumenta el contenido de hidrógeno, también se formará una capa quebradiza. La profundidad de la capa superficial dura y quebradiza formada por absorción de gas puede alcanzar 0.1-0.15 mm, y el grado de endurecimiento es del 20%-30%. El titanio también tiene una alta afinidad química y es propenso a la adhesión con la superficie de fricción.
Baja conductividad térmica y elasticidad

La conductividad térmica del titanio λ=15.24W/(m.K) es aproximadamente 1/4 de la del níquel, 1/5 de la del hierro y 1/14 de la del aluminio. La conductividad térmica de diversas aleaciones de titanio es aproximadamente un 50% menor que la del titanio. El módulo de elasticidad de las aleaciones de titanio es aproximadamente 1/2 del del acero, por lo que su rigidez es pobre y son propensas a la deformación, lo que las hace inadecuadas para fabricar barras esbeltas y piezas de pared delgada. Durante el corte, el rebote de la superficie mecanizada es muy grande, aproximadamente 2-3 veces mayor que el del acero inoxidable, causando severa fricción, adhesión y desgaste por acumulación en la cara de desprendimiento de la herramienta de corte.

Material en lámina TA1 alambre de titanio puro TA3, material en barra TA2 tubos de aleación de titanio alambre recto de titanio_Usos
Las aleaciones de titanio tienen alta resistencia y baja densidad, buenas propiedades mecánicas, y excelente tenacidad y resistencia a la corrosión. Además, la procesabilidad de las aleaciones de titanio es pobre, el corte es difícil y, durante el trabajo en caliente, absorben fácilmente impurezas como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y carbono. También tienen baja resistencia al desgaste y procesos de producción complejos. La producción industrial de titanio comenzó en 1948. Las necesidades del desarrollo de la industria aeronáutica han llevado a la industria del titanio a crecer a una tasa anual promedio de alrededor del 8%. La producción anual mundial de materiales procesados de aleaciones de titanio ha alcanzado más de 40,000 toneladas, con casi 30 grados de aleaciones de titanio. Las aleaciones de titanio más utilizadas son Ti-6Al-4V (TC4), Ti-5Al-2.5Sn (TA7) y titanio comercialmente puro (TA1, TA2 y TA3).
Las aleaciones de titanio se utilizan principalmente para fabricar componentes de compresores para motores de aeronaves, seguidas de componentes estructurales para cohetes, misiles y aeronaves de alta velocidad. A mediados de la década de 1960, el titanio y sus aleaciones comenzaron a utilizarse en la industria general, para la fabricación de electrodos en la industria electrolítica, condensadores en centrales eléctricas, calentadores en la refinación de petróleo y desalinización de agua de mar, y equipos de control de la contaminación ambiental, etc. El titanio y sus aleaciones se han convertido en un material estructural resistente a la corrosión. Además, también se utilizan en la producción de materiales de almacenamiento de hidrógeno y aleaciones con memoria de forma, etc.
China comenzó la investigación sobre titanio y aleaciones de titanio en 1956; la producción industrial de materiales de titanio comenzó a mediados de la década de 1960, y se desarrolló la aleación TB2.
La aleación de titanio es un material estructural nuevo e importante utilizado en la industria aeroespacial. Su gravedad específica, resistencia y temperatura de funcionamiento se encuentran entre las del aluminio y el acero, pero tiene mayor resistencia que el aluminio y el acero, excelente resistencia a la corrosión del agua de mar y excelente rendimiento a bajas temperaturas. En 1950, Estados Unidos la utilizó por primera vez como componentes no portantes, como escudos térmicos del fuselaje trasero, deflectores de aire y conos de cola en el avión de combate-bombardero F-84. A partir de la década de 1960, la aplicación de la aleación de titanio pasó del fuselaje trasero al fuselaje medio, reemplazando parcialmente el acero estructural en la fabricación de componentes portantes importantes, como cuadernas, vigas y guías de flaps. La cantidad de aleación de titanio utilizada en aviones militares aumentó rápidamente, alcanzando del 20% al 25% del peso estructural del avión. A partir de la década de 1970, los aviones comerciales comenzaron a utilizar aleación de titanio en grandes cantidades. Por ejemplo, el avión de pasajeros Boeing 747 utiliza más de 3640 kg de titanio. Para aviones con números de Mach superiores a 2.5, el titanio se utiliza principalmente para reemplazar el acero y reducir el peso estructural. Por ejemplo, en el avión de reconocimiento de gran altitud y alta velocidad SR-71 de EE. UU. (Mach 3, altitud de vuelo 26.212 metros), el titanio representa el 93% del peso estructural del avión, ganándose el apodo de avión "totalmente de titanio". Cuando la relación empuje-peso de los motores aeronáuticos aumenta de 4-6 a 8-10, y la temperatura de salida del compresor aumenta correspondientemente de 200-300 °C a 500-600 °C, los discos y álabes del compresor de baja presión originalmente hechos de aluminio deben reemplazarse con aleación de titanio, o se debe usar aleación de titanio para reemplazar el acero inoxidable en la fabricación de discos y álabes del compresor de alta presión para reducir el peso estructural. En la década de 1970, la cantidad de aleación de titanio utilizada en motores aeronáuticos representaba generalmente del 20% al 30% del peso estructural total, utilizada principalmente para fabricar componentes del compresor, como álabes de titanio forjado, discos y álabes del compresor, carcasas del compresor de titanio fundido, carcasas intermedias y soportes de rodamientos. Las naves espaciales utilizan principalmente la alta resistencia específica, la resistencia a la corrosión y el rendimiento a bajas temperaturas de la aleación de titanio para fabricar diversos recipientes a presión, tanques de combustible, sujetadores, correas de instrumentos, estructuras y carcasas de cohetes. Los satélites artificiales de la Tierra, los módulos lunares, las naves espaciales tripuladas y los transbordadores espaciales también utilizan láminas de aleación de titanio soldadas.

Material en lámina TA1 alambre de titanio puro TA3, material en barra TA2 aleación de titanio tubos alambre recto de titanio_Problemas existentes
La aleación de titanio tiene ventajas como peso ligero, alta resistencia específica y buena resistencia a la corrosión, por lo que se usa ampliamente en la industria automotriz. El sistema de motor automotriz es el que más utiliza aleación de titanio. Hay muchos beneficios en la fabricación de piezas de motor usando aleación de titanio. [1]
La baja densidad de la aleación de titanio puede reducir la masa inercial de las piezas móviles. Al mismo tiempo, los resortes de válvula de titanio pueden aumentar la vibración libre, debilitar las vibraciones del cuerpo y mejorar la velocidad y la potencia de salida del motor.
Reducir la masa inercial de las piezas móviles, reduciendo así la fricción y mejorando la eficiencia de combustible del motor. La selección de aleación de titanio puede reducir el estrés de carga en las piezas relacionadas y reducir el tamaño de las piezas, disminuyendo así la masa del motor y de todo el vehículo. La reducción de la masa inercial en los componentes debilita la vibración y el ruido, mejorando el rendimiento del motor. La aplicación de aleación de titanio en otros componentes puede mejorar la comodidad de los pasajeros y la apariencia estética del vehículo, etc. En su aplicación en la industria automotriz, la aleación de titanio juega un papel inconmensurable en el ahorro de energía y la reducción del consumo.
A pesar de su rendimiento superior, los componentes de aleación de titanio todavía están lejos de una aplicación generalizada en la industria automotriz debido a problemas como el alto costo, la baja conformabilidad y la mala soldabilidad.
La razón principal que obstaculiza la aplicación generalizada de las aleaciones de titanio en la industria automotriz sigue siendo el costo excesivamente alto.
Ya sea en la fundición inicial o en el procesamiento posterior, el precio de las aleaciones de titanio es mucho más alto que el de otros metales. El costo de las piezas de titanio aceptables para la industria automotriz es de $8-13/kg para titanio de biela, $13-20/kg para titanio de válvula, y se desea menos de $8/kg para el titanio utilizado en resortes, sistemas de escape y sujetadores. Esto es de 6 a 15 veces el de las láminas de aluminio y de 45 a 83 veces el de las láminas de acero.

Material en lámina TA1 alambre de titanio puro TA3, material en barra TA2 tubos de aleación de titanio alambre recto de titanio_tratamiento térmico
Los métodos comunes de tratamiento térmico incluyen el recocido, el tratamiento de solución sólida y el tratamiento de envejecimiento. El recocido se realiza para aliviar el estrés interno, mejorar la plasticidad y la estabilidad estructural, y obtener mejores propiedades integrales. Típicamente, la temperatura de recocido para aleaciones α y (α+β) se selecciona 120-200 °C por debajo del punto de transformación de fase (α+β) → β. El tratamiento de solución sólida y envejecimiento implica enfriamiento rápido desde una región de alta temperatura para obtener la fase α′ martensítica y la fase β metastable, seguido de una retención en una región de temperatura media para descomponer estas fases metaestables, produciendo partículas finas y dispersas de segunda fase como la fase α o compuestos, fortaleciendo así la aleación. Típicamente, el temple de las aleaciones (α+β) se lleva a cabo 40-100 °C por debajo del punto de transformación de fase (α+β) → β, y el temple de las aleaciones β metaestables se lleva a cabo 40-80 °C por encima del punto de transformación de fase (α+β) → β. La temperatura de tratamiento de envejecimiento es generalmente de 450-550 °C.
En resumen, el proceso de tratamiento térmico de las aleaciones de titanio se puede resumir como:
（1）Recocido de Alivio de Tensiones: El propósito es eliminar o reducir las tensiones residuales generadas durante el procesamiento. Previene la corrosión química en algunos entornos corrosivos y reduce la deformación.
(2) Recocido Completo: El propósito es obtener buena tenacidad, mejorar la maquinabilidad, facilitar el reprocesamiento y mejorar la estabilidad dimensional y estructural.
(3) Tratamiento de solución y envejecimiento: El propósito es mejorar su resistencia. Las aleaciones de titanio alfa y las aleaciones de titanio beta estables no pueden someterse a tratamiento térmico de endurecimiento y solo se recocen durante la producción. Las aleaciones de titanio alfa+beta y las aleaciones de titanio beta metaestables que contienen una pequeña cantidad de fase alfa pueden endurecerse adicionalmente mediante tratamiento de solución y envejecimiento.
Además, para cumplir con los requisitos especiales de la pieza de trabajo, también se utilizan procesos industriales de tratamiento térmico de metales como el doble recocido, el recocido isotérmico, el tratamiento térmico beta y el tratamiento termomecánico.

Lámina TA1 Barras de Alambre Puro de Titanio TA3 Tubos de Aleación de Titanio Corte con Alambre Recto de Titanio
Características de corte
Cuando la dureza de la aleación de titanio es mayor que HB350, el mecanizado es particularmente difícil. Cuando es menor que HB300, el fenómeno de pegado de la herramienta ocurre fácilmente, y también es difícil de mecanizar. Sin embargo, la dureza de la aleación de titanio es solo un aspecto que dificulta su mecanizado. La clave reside en la influencia integral de las propiedades químicas, físicas y mecánicas de la propia aleación de titanio en su maquinabilidad. La aleación de titanio tiene las siguientes características de corte:
(1) Pequeño coeficiente de deformación: Esta es una característica significativa del mecanizado de aleaciones de titanio, con un coeficiente de deformación menor o cercano a 1. La trayectoria de fricción deslizante de la viruta sobre la cara de desprendimiento aumenta considerablemente, acelerando el desgaste de la herramienta.
(2) Alta temperatura de corte: Debido a la muy baja conductividad térmica de las aleaciones de titanio (solo 1/5 a 1/7 de la del acero No. 45), la longitud de contacto entre la viruta y la cara de desprendimiento es extremadamente corta, y el calor generado durante el corte no se disipa fácilmente. Se concentra en un área pequeña cerca de la zona de corte y el filo de corte, lo que resulta en una temperatura de corte muy alta. Bajo las mismas condiciones de corte, la temperatura de corte puede ser más del doble que al cortar acero No. 45.
(3) Gran fuerza de corte por unidad de área: La fuerza de corte principal es aproximadamente un 20% menor que al cortar acero. Debido a la longitud de contacto extremadamente corta entre la viruta y la cara de desprendimiento, la fuerza de corte por unidad de área de contacto aumenta significativamente, causando fácilmente el mellado de la herramienta. Al mismo tiempo, dado que el módulo de elasticidad de la aleación de titanio es pequeño, es propensa a la deformación por flexión bajo la acción de la fuerza radial durante el mecanizado, causando vibración, aumentando el desgaste de la herramienta y afectando la precisión de la pieza. Por lo tanto, se requiere que el sistema de proceso tenga una mayor rigidez.
(4) Fenómeno de endurecimiento en frío severo: Debido a la alta actividad química del titanio, a altas temperaturas de corte, absorbe fácilmente oxígeno y nitrógeno del aire, formando una capa superficial dura y quebradiza. Al mismo tiempo, la deformación plástica durante el proceso de corte también puede causar endurecimiento superficial. El fenómeno de endurecimiento en frío no solo reduce la resistencia a la fatiga de la pieza, sino que también agrava el desgaste de la herramienta, lo que lo convierte en una característica muy importante al cortar aleaciones de titanio.
(5) El desgaste de la herramienta es severo: Después de ser procesada mediante métodos como el estampado, la forja y el laminado en caliente, la pieza de trabajo forma una capa exterior dura, quebradiza y desigual, que es muy propensa al astillado, lo que convierte la eliminación de la piel dura en el proceso más difícil en el mecanizado de aleaciones de titanio. Además, debido a la fuerte afinidad química de las aleaciones de titanio con los materiales de las herramientas, las herramientas son propensas al desgaste por adhesión en condiciones de alta temperatura de corte y gran fuerza de corte por unidad de área. Al tornear aleaciones de titanio, el desgaste en la cara de desprendimiento a veces es incluso más severo que en la cara de flanco; cuando la velocidad de avance f < 0.1 mm/r, el desgaste ocurre principalmente en la cara de flanco; cuando f > 0.2 mm/r, aparecerá desgaste en la cara de desprendimiento; al realizar torneado de acabado y semiacabado de aleaciones de titanio con herramientas de carburo cementado, es más apropiado un desgaste de flanco con VBmax < 0.4 mm.
En el fresado de aleaciones de titanio, debido a su baja conductividad térmica y a la extremadamente corta longitud de contacto entre la viruta y la cara de desprendimiento, el calor generado durante el corte no puede disiparse fácilmente. Se concentra en un área pequeña alrededor de la zona de deformación de corte y el filo de corte, lo que provoca temperaturas de corte extremadamente altas en el filo de la herramienta durante el mecanizado, lo que reduce significativamente la vida útil de la herramienta. Para la aleación de titanio Ti6Al4V, en condiciones donde la resistencia de la herramienta y la potencia de la máquina herramienta lo permiten, el nivel de temperatura de corte es el factor clave que afecta la vida útil de la herramienta, en lugar de la magnitud de la fuerza de corte.
Material de la herramienta

Al mecanizar aleaciones de titanio, se debe comenzar desde dos aspectos: reducir la temperatura de corte y reducir la adhesión. Seleccione materiales de herramienta con buena dureza en caliente, alta resistencia a la flexión, buena conductividad térmica y baja afinidad con las aleaciones de titanio. Los carburos cementados de la serie YG son relativamente adecuados. Debido a la baja resistencia al calor del acero de alta velocidad, se deben usar herramientas hechas de carburo cementado tanto como sea posible. Los materiales de herramienta de carburo cementado comúnmente utilizados incluyen YG8, YG3, YG6X, YG6A, 813, 643, YS2T y YD15, etc.
Las cuchillas recubiertas y los carburos cementados de clase YT tienen una fuerte afinidad por las aleaciones de titanio, lo que exacerba el desgaste por adhesión de la herramienta y no son adecuados para cortar aleaciones de titanio. Para herramientas complejas de múltiples filos, se pueden seleccionar materiales de herramienta como acero rápido de alto vanadio (por ejemplo, W12Cr4V4Mo), acero rápido de alto cobalto (por ejemplo, W2Mo9Cr4VCo8) o acero rápido de aluminio (por ejemplo, W6Mo5Cr4V2Al, M10Mo4Cr4V3Al). Estos son adecuados para fabricar brocas, escariadores, fresas, brochas, machuelos y otras herramientas para cortar aleaciones de titanio.
Usar diamante y nitruro de boro cúbico como herramientas de corte para mecanizar aleaciones de titanio puede lograr resultados significativos. Por ejemplo, bajo las condiciones de enfriamiento con emulsión, una herramienta de diamante natural puede alcanzar una velocidad de corte de hasta 200 m/min; si no se usa líquido de corte, con la misma cantidad de desgaste, la velocidad de corte permisible es solo de 100 m/min.

Conocimiento de la Industria del Titanio:

En las décadas de 1950 y 1960, el enfoque principal estaba en el desarrollo de aleaciones de titanio de alta temperatura para motores aeronáuticos y aleaciones de titanio estructurales para fuselajes. En la década de 1970, se desarrolló un lote de aleaciones de titanio resistentes a la corrosión. Desde la década de 1980, resistentes
Las aleaciones de titanio, incluidas las aleaciones de titanio grabadas y las aleaciones de titanio de alta resistencia, se han desarrollado aún más. Las aleaciones de titanio se utilizan principalmente para fabricar componentes de compresor para motores de aeronaves, seguidas de componentes estructurales para cohetes, misiles y aeronaves de alta velocidad.