¿Por qué los materiales de aviación y los teléfonos móviles eligen aleaciones de titanio?
Propiedades del titanio
Alta resistencia: 1.3 veces de aleación de aluminio, 1.6 veces de aleación de magnesio, 3.5 veces de acero inoxidable, el campeón de los materiales metálicos.
Alta resistencia térmica: la temperatura de uso es varios cientos de grados más altos que la aleación de aluminio, y puede funcionar durante mucho tiempo a una temperatura de 450 ~ 500 ° C.
Buena resistencia a la corrosión: resistencia al ácido, resistencia álcali, resistencia a la corrosión atmosférica, corrosión de picadura, resistencia a la corrosión del estrés es particularmente fuerte.
Buen rendimiento de baja temperatura: la aleación de titanio TA7 con elementos de muy bajo espacio puede mantener una cierta plasticidad a -253 ° C.
Alta actividad química: alta actividad química a alta temperatura, reaccionan fácilmente con impurezas de gases como hidrógeno y oxígeno en el aire para generar una capa endurecida.
La conductividad térmica es pequeña, el módulo elástico es pequeño: la conductividad térmica es de aproximadamente 1/4 de níquel, 1/5 de hierro, 1/14 de aluminio y la conductividad térmica de varias aleaciones de titanio es aproximadamente un 50% más baja que la Conductividad térmica del titanio. El módulo elástico de la aleación de titanio es aproximadamente 1/2 del acero.
Clasificación y uso de aleaciones de titanio
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, aleaciones de memoria de titanio-níquel). Aunque la historia del titanio y sus aleaciones no es larga, ha ganado varios títulos honorables debido a sus propiedades extraordinarias. Primero ganó el título es "Space Metal", es de peso ligero, resistencia específica y resistencia de alta temperatura, especialmente adecuada para la fabricación de aviones y diversas naves espaciales. En la actualidad, alrededor de las tres cuartas partes de la producción mundial de aleaciones de titanio y titanio se utilizan en la industria aeroespacial. Muchas partes originalmente hechas de aleación de aluminio se han convertido en aleación de titanio.
Aplicaciones aeroespaciales de aleaciones de titanio
La aleación de titanio se usa principalmente en materiales de fabricación de aviones y motores, como ventiladores de titanio forjados, discos y cuchillas de compresor, cubiertas de motor, dispositivos de escape y otras partes del marco de la viga del avión y otro marco estructural. La nave espacial utiliza principalmente la alta resistencia específica, la resistencia a la corrosión y la baja resistencia a la temperatura de la aleación de titanio para fabricar varios recipientes a presión, tanques de combustible, sujetadores, correas de instrumentos, marcos y conchas de cohetes. Los satélites de tierra artificial, los módulos lunares, la nave espacial tripulada y los transbordadores espaciales también usan soldaduras de placa de aleación de titanio.
En 1950, Estados Unidos usó por primera vez el F-84 Fighter-Bomber como un escudo de calor del fuselaje trasero, capucha de viento y capucha de la cola y otros componentes no ageños. Desde la década de 1960, el uso de aleación de titanio se ha movido del fuselaje trasero al fuselaje medio, reemplazando parcialmente el acero estructural para fabricar componentes importantes de carga, como marcos espaciadores, vigas y diapositivas de aleta. Desde la década de 1970, los aviones civiles comenzaron a usar una gran cantidad de aleaciones de titanio, como el avión de pasajeros Boeing 747 con más de 3640 kilogramos de titanio que representan el 28% del peso de la aeronave. Con el desarrollo de la tecnología de procesamiento, una gran cantidad de aleaciones de titanio también se usan en cohetes, satélites y naves espaciales. Cuanto más avanzado sea el avión, más titanio usa. La aleación de titanio utilizada por el luchador F-14A en los Estados Unidos representa aproximadamente el 25% del peso de la aeronave; 25.8 por ciento para combatientes F-15A; El avión de combate de cuarta generación de los Estados Unidos utiliza un 41% de titanio, y su motor F119 usa 39% de titanio, que actualmente es la mayor cantidad de aviones de titanio.
La razón por la cual las aleaciones de titanio se usan ampliamente en la aviación
¿Por qué tenemos que usar aleación de titanio para el transporte aéreo?
La velocidad máxima de los aviones modernos ha alcanzado 2.7 veces la velocidad del sonido. Volar a velocidades supersónicas que rápidamente haría que el avión se frote contra el aire y genere mucho calor. Cuando la velocidad de vuelo alcanza 2.2 veces la velocidad del sonido, la aleación de aluminio no puede soportar, debe usar aleación de titanio resistente a la alta temperatura. Cuando la relación de peso de empuje del motor Aero aumenta de 4 a 6 a 8 a 10, y la temperatura de salida del compresor se incrementa correspondientemente de 200 a 300 ° C a 500 a 600 ° C, el disco del compresor de baja presión original y La cuchilla hecha de aluminio debe cambiarse a aleación de titanio.
En los últimos años, los científicos han hecho un nuevo progreso en el estudio de las propiedades de aleación de titanio. La aleación de titanio original compuesta de titanio, aluminio y vanadio tiene una temperatura de trabajo máxima de 550 ° C ~ 600 ° C, y la aleación de titanuro de aluminio recién desarrollada (TIAT) tiene una temperatura de trabajo máxima de 1040 ° C usando aleación de titanio en lugar de El acero inoxidable para fabricar discos y cuchillas de compresores de alta presión puede reducir el peso de la estructura. Por cada reducción de peso del 10 por ciento, el avión ahorra un 4 por ciento en combustible. Para los cohetes, cada 1 kg de reducción de peso puede aumentar el rango de 15 km.
Aplicación 3C de aleación de titanio
En la actualidad, la industria de la electrónica de consumo representada por teléfonos móviles es muy "volumen interno", y todos los fabricantes principales esperan mejorar la capacidad premium de los productos por aleación de titanio.
Huawei, Apple, Xiaomi, Honor y otros teléfonos móviles han importado este material. Apple de la serie Ultra de relojes con estuche Standard Titanium, el último lanzamiento del iPhone15, la versión Pro con un nuevo cuerpo de titanio, convirtiéndose en el primer uso del teléfono móvil Titanium de grado de aviación de Apple; Huawei utiliza material de aleación de titanio en la estructura del teléfono de pantalla plegable Matexs2 lanzado en 2022, y usa el marco de aleación de titanio en el watch4pro; Honor lanzó el teléfono móvil insignia Honor Magic VS2 el 12 de octubre, que utiliza materiales innovadores como la bisagra de titanio Luban. Entre las nuevas máquinas Mi 14, el precio más alto es la versión 14Pro Titanium.
Se informa que Samsung usará un marco de aleación de titanio en el Galaxys24Ultra, y la parte del marco medio es similar al titanio de color primario del iPhone15Pro.
En general, las aleaciones de titanio tienen las ventajas de una alta fuerza específica y liviana para convertirse en una razón importante para la promoción, lo que puede hacer que el consumo electrónica sea más ligero, y la experiencia del consumidor será más cómoda.
Análisis de las características de mecanizado de aleación de titanio
En primer lugar, la conductividad térmica de la aleación de titanio es baja, solo 1/4 de acero, 1/13 de aluminio y 1/25 de cobre. Debido a la lenta disipación del calor de la zona de corte, que no conduce al equilibrio de calor, en el proceso de corte, la disipación de calor y el efecto de enfriamiento es muy pobre, fácil de formar una temperatura alta en la zona de corte y la deformación y el rebote de las piezas después del procesamiento son grandes, lo que resulta en el aumento del par de la herramienta de corte, el desgaste de borde rápido y una durabilidad reducida.
En segundo lugar, la conductividad térmica de la aleación de titanio es baja, por lo que la acumulación de calor de corte en el área pequeña cerca de la herramienta de corte no es fácil de distribuir, la fricción de la superficie de la herramienta frontal se incrementa, no es fácil eliminar los chips, el calor de corte No es fácil de distribuir y el desgaste de la herramienta se acelera. Finalmente, la actividad química de la aleación de titanio es alta, y es fácil reaccionar con el material de la herramienta a alta temperatura, formando disolución y difusión, lo que resulta en el fenómeno de pegar, quemar y romper el cuchillo.
Mechining Center Processing Características de aleación de titanio
El centro de mecanizado puede procesar múltiples piezas al mismo tiempo para mejorar la eficiencia de producción. Mejorar la precisión del mecanizado de las piezas, la consistencia del producto es buena. El centro de mecanizado tiene la función de compensación de herramientas, que puede obtener la precisión de mecanizado de la máquina herramienta en sí. Tiene una amplia gama de adaptabilidad y una mayor flexibilidad, como el procesamiento de arco de la pieza, el acompañamiento y el redondeo de transición, lo que puede lograr múltiples funciones de una máquina. El centro de mecanizado puede ser fresado, perforación, aburrido, tapping y una serie de procesamiento. Se puede realizar un costo preciso para controlar el cronograma de producción. No necesite accesorios especiales, ahorre muchos fondos de costos, acortes el ciclo de producción. Reduce en gran medida la intensidad laboral de los trabajadores. El mecanizado de eje múltiple se puede hacer con UG y otro software de mecanizado.
Selección de material de herramienta y refrigerante
1. La selección de materiales de herramienta debe cumplir con los siguientes requisitos
La dureza suficiente, la dureza de la herramienta debe ser mucho mayor que la dureza de la aleación de titanio.
Suficiente resistencia y dureza, porque la herramienta que corta la aleación de titanio para soportar mucho torque y fuerza de corte, por lo que debe tener suficiente fuerza y dureza.
Suficiente resistencia al desgaste, debido a la buena resistencia de la aleación de titanio, el borde de corte debe ser nítido durante el procesamiento, por lo que el material de la herramienta debe tener suficiente resistencia al desgaste, para reducir el endurecimiento del trabajo. Este es el parámetro más importante para seleccionar herramientas de corte de aleación de titanio.
La afinidad entre el material de la herramienta y la aleación de titanio es pobre, porque la actividad química de la aleación de titanio es alta, por lo que es necesario evitar la formación del material de la herramienta y la aleación de titanio mediante disolución y difusión, lo que resulta en el fenómeno de la adherencia y la quema el cuchillo. Después de que se prueban los materiales de herramientas de uso común y los materiales de herramientas extrañas para demostrar que el uso del efecto de herramientas de alto cobalto es ideal, el papel principal de Cobalt puede fortalecer el efecto de endurecimiento secundario, mejorar la dureza y la dureza después del tratamiento térmico, al tiempo que tiene un alto Dustitud, resistencia al desgaste, buena disipación de calor.
2. Parámetros geométricos del cortador de fresado
Las características de mecanizado de la aleación de titanio determinan que los parámetros geométricos de la herramienta son bastante diferentes de los de las herramientas ordinarias. Ángulo de hélice β Seleccione un ángulo de elevación espiral más pequeño, el surco de chip se agranda, la eliminación de chips es fácil, la disipación de calor es rápida y la resistencia de corte en el proceso de corte se reduce. Ángulo frontal γ Cortero afilado, luz de corte, evite la aleación de titanio para producir demasiado calor de corte, para evitar. Endurecimiento segundo. El ángulo posterior α reduce la velocidad de desgaste de la cuchilla, es propicio para la disipación de calor y la durabilidad también mejora enormemente.
3. Selección de parámetros de corte
El mecanizado de aleación de titanio debe elegir una velocidad de corte más baja, una alimentación grande apropiada, una profundidad de corte razonable y una cantidad de finalización, y suficiente enfriamiento. Velocidad de corte VC = 30 ~ 50 m/min, alimento F Procesamiento rugoso para tomar una alimentación más grande, acabado y semi-fines para tomar un alimento moderado. La profundidad de corte AP = 1/3D es apropiada, la afinidad de la aleación de titanio es buena, la eliminación de chips es difícil, la profundidad de corte es demasiado grande, causará que la herramienta pegue, quema, fenómeno de fractura. La capa de aleación de titanio endurecida en la superficie es de aproximadamente 0.1 ~ 0.15 mm, el margen es demasiado pequeño, la cuchilla se corta en la capa endurecida, la herramienta es fácil de usar, la capa endurecida debe evitarse, pero el margen de corte no debe ser demasiado grande.
4. refrigerante
El procesamiento de la aleación de titanio es mejor no usar el refrigerante que contiene cloro, para evitar sustancias tóxicas y causar fragilidad de hidrógeno, pero también para evitar el agrietamiento por corrosión de estrés a alta temperatura de la aleación de titanio. Elija la emulsión sintética soluble en agua, también puede ser refrigerante. Al cortar, el refrigerante debe ser suficiente, la velocidad de circulación del refrigerante debe ser rápida, la velocidad de flujo y la presión del fluido de corte deben ser grandes, y el centro de mecanizado está equipado con una boquilla de enfriamiento especial, lo que puede lograr el efecto deseado tan largo. A medida que el ajuste se presta atención.
