Zračni prijevoz postao je sastavni dio našeg svakodnevnog života-bilo putem logistike zračnog tereta ili putovanja zrakoplovom. Kada pogledamo u nebo i promatramo letjelicu kako se penje iznad nas, postavlja se prirodno pitanje:koji se materijali koriste za izradu zrakoplova koji mogu nositi tako velike terete i raditi na velikim visinama?
Istražimo materijale koji stoje iza ove izvanredne sposobnosti.
Pregled Titana
Godine 1948. DuPont je uspješno postigao industrijsku proizvodnju spužvastog titana koristeći proces redukcije magnezija, označavajući veliku prekretnicu u povijesti titanskih materijala. Od tada se legure titana naširoko primjenjuju u raznim industrijama zbog svojih izvanrednih fizičkih svojstava, uključujućivisoka specifična čvrstoća, izvrsna otpornost na koroziju i vrhunska otpornost na toplinu.
Značajno, titan je element u izobilju u Zemljinoj kori, rangiranjedeveti po ukupnoj brojnosti, daleko premašujući uobičajene metale kao što su bakar, cink i kositar. Široko je rasprostranjen u mnogim vrstama stijena, osobito u pijesku i glini, gdje su rezerve posebno značajne.
Karakteristike titana
Titan pokazuje niz iznimnih svojstava, uključujućivisoka čvrstoća, visoka toplinska čvrstoća, izvrsna otpornost na koroziju, izvanredne performanse na-niskim temperaturama i snažna kemijska aktivnost.
Točnije, čvrstoća titana daleko nadmašuje snagu aluminijskih legura, magnezijevih legura i nehrđajućeg čelika, što ga čini jednim od najistaknutijih konstrukcijskih metala. Legure titana također rade iznimno dobro na povišenim temperaturama, s radnim temperaturama znatno višim od onih aluminijskih legura, i mogu održati dugoročne-učinkovitosti na450-500 stupnjeva.
Osim toga, titan pokazuje izvrsnu otpornost na kiseline, lužine i atmosfersku koroziju, posebno pokazujući jaku otpornost narupičasta korozija i naprezno korozijsko pucanje. Na niskim temperaturama legure titana kao nprTA7zadržavaju dobru duktilnost i mehanička svojstva, čak i pri niskim temperaturama–253 stupnja.
Međutim, titan pokazuje visoku kemijsku reaktivnost na povišenim temperaturama i može lako reagirati s plinovima kao što su vodik i kisik u zraku, stvarajući otvrdnute površinske slojeve. Nadalje, legure titana imaju relativno nisku toplinsku vodljivost-otprilike1/4 od nikla, 1/5 od željeza i 1/14 od aluminija-dok je njihov modul elastičnosti otprilikeupola manje od čelika. Ove karakteristike čine titan nezamjenjivim u mnogim naprednim inženjerskim aplikacijama.
Klasifikacija i primjena legura titana
Legure titana mogu se klasificirati prema njihovoj primjeni ulegure-otporne na toplinu, legure visoke-čvrstoće, legure-otporne na koroziju(kao što su Ti-Mo i Ti-Pd legure),legure-za niske temperature, iposebne funkcionalne legure, uključujući titan-željezne materijale za pohranjivanje vodika i titan-nikal legure s pamćenjem oblika.
Iako je povijest primjene legura titana relativno kratka, njihova izvanredna izvedba donijela je brojna priznanja, od kojih je jedno naslov"svemirski metal".Ova oznaka proizlazi iz njihove male težine, velike čvrstoće i izvrsne otpornosti na-visoku temperaturu, što ih čini idealnim materijalima za zrakoplove i zrakoplovna vozila.
Trenutno, otpriliketri-četvrtine globalne proizvodnje titana i titanovih legura koristi se u zrakoplovnom sektoru, s mnogim komponentama koje su nekoć bile izrađene od aluminijskih legura sada su zamijenjene legurama titana.
Prijave u zrakoplovstvu
Legure titana kritični su materijali u proizvodnji zrakoplova i motora. Naširoko se koriste ukovane komponente ventilatora, diskovi i lopatice kompresora, kućišta motora, ispušni sustavi, kao i strukturne komponente kao što suokviri i pregrade.
U primjenama u zrakoplovstvu, visoka specifična čvrstoća, otpornost na koroziju i performanse na niskim-temperaturama legura titana čine ih idealnim zatlačne posude, spremnici goriva, pričvrsni elementi, trake za instrumente, strukturni okviri i kućišta raketa. Zavareni limovi od legure titana intenzivno se koriste uumjetni sateliti, lunarni moduli, svemirske letjelice s posadom i svemirski šatlovi.
Godine 1950. Sjedinjene Države prvi su primijenile legure titana naF-84 lovac-bombarder, koristeći ih za ne{0}}opterećene-komponente kao što su toplinski štitovi stražnjeg trupa, zračni kanali i repne obloge. Počevši od 1960-ih, legure titana proširile su se sa stražnjih dijelova trupa na srednji-trup trupa, djelomično zamjenjujući konstrukcijski čelik upregrade, grede i zakrilce.
Do 1970-ih, s masovnom proizvodnjom civilnih zrakoplova poputBoeing 747, upotreba titana dramatično se povećala. Samo je Boeing 747 koristio više od3.640 kg titana, što iznosi otprilike28% konstrukcijske težine zrakoplova. Legure titana također su se intenzivno koristile u raketama, satelitima i svemirskim letjelicama.
Karakteristike obrade legura titana
Prvo, legure titana imaju relativno nisku toplinsku vodljivost-samo okojedna-četvrtina od čelika, jedna-trinaesta od aluminija i jedna-dvadeset-petina od bakra. Tijekom strojne obrade, odvođenje topline i hlađenje su stoga neučinkoviti, što dovodi dovisoke temperature koncentrirane u zoni rezanja. To može uzrokovati deformaciju obratka i elastični oporavak, povećati moment rezanja, ubrzati trošenje ruba alata i značajno smanjiti životni vijek alata.
Drugo, budući da je toplina rezanja koncentrirana blizu oštrice i ne može se brzo raspršiti, povećava se trenje na čeonoj površini, otežavajući odvod strugotine i dodatno ubrzavajući trošenje alata.
Konačno, pri povišenim temperaturama kemijska aktivnost titanovih legura značajno raste. Oni su skloni reagirati s materijalima alata, što rezultiraprianjanje, difuzija i-formiranje izgrađenog ruba. Ovi fenomeni mogu dovesti do zapinjanja, spaljivanja ili loma alata, što ozbiljno utječe na kvalitetu i učinkovitost obrade.
Prednosti obradnih centara
Obradni centri mogu obrađivati više komponenti istovremeno, značajno poboljšavajući učinkovitost proizvodnje. Njihova visoka preciznost osigurava izvrsnu konzistentnost proizvoda, a uz funkcije kompenzacije alata, inherentna točnost alatnog stroja može se u potpunosti iskoristiti.
U ponudi su i obradni centrijaka prilagodljivost i fleksibilnost, jednostavno rukovanje lučnom obradom, skošenjem i prijelazima ugla. Što je još impresivnije, podržavajuviše{0}}namjenske operacije, uključujući glodanje, bušenje, bušenje i urezivanje narezima-sve na jednom stroju.
Iz perspektive-kontrole troškova, obradni centri omogućuju precizno obračunavanje troškova i planiranje proizvodnje, eliminiraju potrebu za specijaliziranim uređajima, smanjuju ukupne troškove i skraćuju proizvodne cikluse. Oni takođerznatno smanjiti intenzitet radai može se neprimjetno integrirati s CAM softverom kao što jeUG (NX)za izvođenje više{0}}osne obrade.
Odabir alata za rezanje i rashladnih sredstava
Odabir odgovarajućih alata za rezanje i rashladnih tekućina kritičan je kod strojne obrade legura titana. Materijali alata moraju biti izloženivisoka tvrdoća i otpornost na habanjekako bi se osiguralo učinkovito uklanjanje materijala. Odabir rashladne tekućine izravno utječe na kvalitetu i učinkovitost strojne obrade-odgovarajuća rashladna sredstva smanjuju trenje i toplinu rezanja, produžujući vijek trajanja alata i poboljšavajući točnost obrade.
1. Zahtjevi za materijal alata
Tvrdoća alata mora biti znatno veća od tvrdoće titanovih legura kako bi se omogućilo učinkovito rezanje.
Alati moraju imati dovoljnu čvrstoću i žilavost da izdrže veliki moment i sile rezanja.
S obzirom na visoku žilavost legura titana, oštrice moraju ostati oštre; stoga je potrebna izvrsna otpornost na habanje kako bi se minimaliziralo otvrdnjavanje.
2. Odabir geometrije čeonog glodala
Zbog jedinstvenih karakteristika obrade legura titana, geometrija čeonog glodala značajno se razlikuje od konvencionalnih alata.
A manji kut zavojnice ( )preporučuje se za povećanje volumena žljeba, poboljšanje evakuacije strugotine i povećanje odvođenja topline.
3. Odabir parametara rezanja
Kod strojne obrade legura titana,manje brzine rezanjatreba koristiti u kombinaciji s odgovarajućim brzinama posmaka, razumnim dubinama rezanja i kontroliranim dodacima za završnu obradu.
4. Odabir i primjena rashladnog sredstva
Rashladne tekućine koje sadrže klor treba izbjegavati kako bi se spriječilo stvaranje otrovnih tvari i vodikova krtost, kao i kako bi se smanjio rizik od pucanja uslijed korozije na povišenim temperaturama.
Preporučljivo je koristitisintetičke emulzije-topive u vodiili posebno formulirana sredstva za hlađenje prikladna za strojnu obradu legura titana.
