Zastosowanie tytanu

Gdzie w życiu codziennym możemy mieć styczność z tym pierwiastkiem? Do czego używany jest ten materiał? Tytan ma wiele zastosowań. Po pierwsze, jest używany do konstrukcji i budowania mostów i budowli. Tytan i stopy tytanu są bardzo wytrzymałymi materiałami.

Używa się go także w produkcji między innymi samolotów czy promów kosmicznych, a także statków morskich. Co ciekawe, jest również używany w sektorze medycznym, jako biomateriał. Używa się go tam na przykład do produkcji protez i implantów (zębów i innych) w inżynierii biomedycznej.

Tytan znajduje też zastosowanie przy produkcji różnych artykułów dla gospodarstwa domowego czy też sprzętów mechanicznych. Obecnie zdarza się również, że tytan jest używany do produkcji biżuterii, na przykład pierścionków czy naszyjników. Ten materiał nadaje im wysoką trwałość, hipoalergiczność, a do tego posiada niezwykłe walory estetyczne. Charakteryzuje się też dużą wytrzymałością w wysokich temperaturach, czasami jest też dodawany jako dodatek stopowy do aluminium.

Tytan i jego stopy mają szerokie zastosowanie między innymi w:

• przemyśle lotniczym (silniki odrzutowe),
• przemyśle metalurgicznym,
• militarnym,
• medycznym,
• przemyśle motoryzacyjnym.

Natomiast dwutlenek tytanu używany jest:

• jako pigment w farbach, emalii, tworzywach sztucznych oraz papierze,
• do wybielania lub nadawania nieprzezroczystości w: paście do zębów, słodyczach, produktach czekoladowych, ciastkach np. herbatnikach, suplementach diety, gumie do żucia, produktach farmaceutycznych.

Ważne aspekty przy obrabianiu tytanu

Najważniejszym elementem przy obrabianiu tytanu jest zachowanie stabilności. Frezowanie tytanu wymaga, aby wszystkie elementy, to jest: narzędzia, wózek, wrzeciono, kolumna, szyna, stół, mocowanie oraz obrabiany przedmiot stanowią koło i wymagają stabilności. Uniknięcie niestabilności narzędzia jest konieczne. Kolejnym istotnym aspektem są ciśnienie, a także objętość chłodziwa, co za tym idzie - również sposób dostarczania chłodziwa do chłodzonej części.

Różnice między tytanem a stalą

Tytany i stopy tytanu są bardzo wytrzymałe, ale jednocześnie miękkie i plastyczne, co sprawia, że bardzo trudno się je obrabia. Przez niski poziom przewodzenia ciepła i gęstość tytanu, materiał używany do skrawania może być obciążony termicznie oraz może się utwardzać. Natomiast materiał poddawany obróbce może stać się na tyle niewspółpracujący, że zacznie się "przylepiać" (zespawywać) z narzędziem.

Różnice, jakie występują w porównaniu do innych metali, są spore. W przypadku tytanu i stali te różnice stanowią ważny aspekt. Tytan charakteryzuje się między innymi:

• niższym poziomem gęstości,
• niższym modułem sprężystości,
• mniejszą ciągliwością,
• wyższą wrażliwością na zanieczyszczenia podczas spawania.

Sprawdź również artykuł o obróbce metali: https://jptech-maszyny.pl/podstawy-obrobki-metalu-narzedzia-i-obrabiarki-do-metalu 

Co przyda się do obróbki tytanu?

Aby odpowiednio dobrać narzędzie do obrabiania tytanu, należy dopasować narzędzie o niskiej prędkości roboczej, wraz z dużą ilością chłodziwa. Jeśli chodzi o obróbkę automatyczną, czy też w automatach, jest ona mocno utrudniona. Dzieje się tak z powodu wytwarzania się długich wiórów podczas skrawania. Mogą się one owijać wokół narzędzia przy pracy.

Co ważne, sprężystość, która jest pożądaną cechą przy gotowych częściach, może powodować podczas obrabiania powstawanie ugięć i drgań. W efekcie skrawania, sprężysty przedmiot może się odkształcać, a ostrza, które powinny go skrawać, jedynie o niego trą. Do tłoczenia i frezowania tytanu stosuje się stale i szybkotnące metale, koniecznie o dużej zawartości kobaltu, na przykład węgliku wolframu, lub stellity. Pamiętaj jednak, aby uważać podczas frezowania, aby wióry z tytanu nie sklejały się ze sobą, tak może się dziać kiedy w grę wchodzą stopy tytanu. Jak widać, cały proces przetwarzania jest ważny, aby efekt był zadowalający. Frezowanie tytanu różnymi sposobami, np. dużym posuwem jest skomplikowane, ponieważ jest on słabo skrawalnym materiałem. Należy również uważać, aby uniknąć niestabilności narzędzia.

Zobacz również maszyny do obróbki metalu w sklepie JP-Tech.

Spawanie tytanu

Przy spawaniu stopów tytanu o wyższej wytrzymałości, jest odpowiednie wybranie drutu o mniejszej wytrzymałości. Dzięki temu zostanie uzyskana odpowiednia ciągliwość stopiwa. Należy dobrać parametry w taki sposób, aby doszło do zrównoważenia wymagań w przypadku spawalności materiałów, ich wytrzymałości, a także plastyczności.

Czyszczenie

Przed spawaniem, jak w wielu innych przypadkach, należy zadbać najpierw o jego czystość, tak jak spoiwa. Również pomieszczenie, w którym będzie wykonywane spawanie, nie może być zanieczyszczone olejem ani kurzem. Jest to bardzo ważne, ponieważ mogą one wchodzić w reakcje z gazem osłonowym, a to powoduje wzrost kruchości materiału. Natomiast to jest bezpośrednim powodem szybkiego niszczenia spawu. Należy też dokładnie oczyścić materiał z tlenków, które powstają w kontakcie powietrza z tym materiałem. Ta warstwa odpowiada za odporność na korozję, należy ją usunąć ponieważ topi się w temperaturze wyższej niż materiał spawany. Czyszczenie może dobyć się z pomocą szczotki ze stali nierdzewnej lub szlifierki kątowej, która nie była wcześniej wyeksponowana na kontakt ze stalą. Należy też nosić czyste rękawice.

Wybranie krawędzi

Dopasowanie odpowiednich krawędzi jest bardzo ważne, dzięki temu będziesz mógł zapobiec przedostawaniu się tlenu podczas spawania. Rowek spawalniczy powinien być kwadratowy, dzięki czemu zmniejszy się prawdopodobieństwo przepalania oraz zanieczyszczania spawu. Nie trzeba też podgrzewać cienkościennych rur ani blach, chociaż w przypadku tych grubszych może to ułatwić spawanie.

Gaz osłonowy

Po podgrzaniu tytan staje się łatwy do wchodzenia w reakcje z tlenem, wodorem i tlenkami węgla. Z tego powodu strefa wpływu ciepła musi być odizolowana od powietrza, do momentu, aż temperatura będzie niższa niż 340 stopni Celsjusza.

W przypadku spawania rur, dobrze jest użyć cylindrów gazu osłonowego, aby chroniła grań, czyli wydzieloną część spawanego połączenia. Jeśli zachowamy brak obecności tlenu, unikniemy powstania przebarwień wewnątrz spawanego elementu.

Koniecznie trzeba pamiętać, aby zawsze używać czystego węża gazowego, najlepiej wykonanego z nieporowatego tworzywa sztucznego. Jeśli zostanie użyty gumowy wąż, tlen może się przedostać, ponieważ guma absorbuje tlen.

Wskazówki na spawanie tytanu

Jeśli chodzi o ustawienie polaryzacji należy nastawić ją na prąd stały z ujemnie naładowaną elektrodą. Dzięki temu możliwa będzie głębsza penetracja i mniejsza szerokość spoiny. Natomiast aby zapobiec przedostawaniu się niechcianych zanieczyszczeń do jeziorka spawalniczego, koniecznie obserwuj zakończenie drutu spawalniczego.

W przypadku, gdy na końcówce pojawią się odbarwienia, powinieneś odciąć ją, zanim zaczniesz znowu spawać. Do tego bardzo ważne jest, aby przechowywać wszelkie materiały spawalnicze w szczelnym pojemniku.

Dzięki małej szerokości spoiny, strefa wpływu ciepła jest mała, co daje zapewnienie, że spoina nie wyjdzie poza zasięg gazu osłaniającego. Zanim zaczniesz spawać, najlepiej wyczyść materiał za pomocą szczotki ze stali nierdzewnej, specjalnie przeznaczonej do usuwania tlenków przed procesem spawania.

Przy spawaniu należy też pamiętać, aby to wykonać na najniższym natężenia prądu, jednak taki, który nadal umożliwi pełne stopienie i fuzję tytanu. Szczególną uwagę też należy zwrócić, aby nie przesuwać drutu zbyt szybko, ponieważ może się to przyczynić do porowatości spoiny.

Zobacz spawarki w ofercie JP-Tech.