Chemischer Mahlprozess von Titanlegierungen

Titanlegierungen sind schwer zu bearbeiten. Herkömmliche mechanische Bearbeitung führt tendenziell zu Spannungsverformungen und Oberflächenschäden, was die Anpassung an die Herstellung komplexer und präziser Teile erschwert. Der chemische Fräsprozess beruht auf chemischer Korrosion, um einen präzisen Materialabtrag zu erreichen. Es bietet erhebliche Vorteile bei der Bearbeitung komplex-geformter Teile und der Leichtbaufertigung. Es ist eine der Schlüsselmethoden für die Präzisionsbearbeitung vonTitanlegierungen.

 

 

 

Durch chemisches Mahlen von Titanlegierungen werden Materialien in voreingestellten Bereichen zur Formung durch die selektive Reaktion zwischen korrosiver Lösung und Matrix entfernt. Der Kern ist derZyklus „Ätzen-Auflösen-Passivierung“.: Flusssäure löst den Oberflächenoxidfilm auf und legt die frische Matrix frei. Salpetersäure bildet einen dichten Passivierungsfilm, um Über-Korrosion und Wasserstoffversprödung zu verhindern. Die beiden arbeiten zusammen, um die Korrosionsrate präzise zu steuern.

Die Struktur einer Titanlegierung beeinflusst das Korrosionsverhalten mikroskopisch. Beispielsweise bildet eine Titanlegierung vom Typ + (Gr5) eine Mikrobatterie mit einer Phase als Kathode und einer Phase als Anode, und die Phase löst sich bevorzugt auf. Daher ist es erforderlich, den Prozess entsprechend dem metallurgischen Zustand und dem Phasenverhältnis der Legierung anzupassen, um eine gleichmäßige Bearbeitung sicherzustellen.

 

 

(I) Vorbehandlung

Der Kern besteht darin, eine saubere und gleichmäßige Oberfläche zu erhalten, um die Haftung der Schutzschicht zu gewährleisten:

Durch das Entfetten werden oberflächliche Ölflecken entfernt, um ungleichmäßige lokale Korrosion zu verhindern.

Durch die Entkalkung wird die Bindungskraft zwischen Beschichtung und Matrix verbessert.

Durch das Glühen werden die durch die Kaltverfestigung verursachten inneren Spannungen beseitigt, um übermäßige Unterschiede in der Korrosionsgeschwindigkeit zu vermeiden.

 

(II) Beschichtungsschutzbeschichtung und Mustermarkierung

Auf die Oberfläche des Werkstücks wird eine abziehbare Schutzschicht aufgetragen und zu einem Film ausgehärtet. Die Beschichtung im zu bearbeitenden Bereich wird durch Musterritzen oder lichtempfindliche Technologie abgezogen, um eine präzise Definition des Korrosionsbereichs zu erreichen. Automatisiertes Beschichten und Laserritzen können die Gleichmäßigkeit der Beschichtung und die Ritzgenauigkeit verbessern.

 

(III) Chemisches Mahlen

Das Werkstück wird aufgehängt und in eine gemischte saure Mahllösung vom Typ HF-HNO₃ getaucht. Der quantitative Materialabtrag wird durch die Steuerung von Konzentration, Temperatur, Rührgeschwindigkeit und Korrosionszeit erreicht.

Zusatzstoffe wie Natriumdodecylsulfat (zur Vermeidung von Korrosionsrillen und -wellen), Harnstoff und Ethylenglykol-n-butylether werden zugesetzt. Die Prozessparameter werden streng kontrolliert, um eine Verflüchtigung der Säure und ein Versagen der Beschichtung zu verhindern.

 

(IV) Nachbehandlung und Qualitätsprüfung

Nach der Korrosion müssen wir das Werkstück mit Wasser waschen, um restliche Säure zu entfernen und die Beschichtung abzuziehen. Anschließend werden nacheinander Maßkontrolle, Oberflächenrauheitsprüfung und Wasserstoffgehaltsanalyse durchgeführt. Beim Problem der Kantenspannungskonzentration wird eine sekundäre Fräs- oder mechanische Vibrationsbehandlung durchgeführt, um Präzision und strukturelle Zuverlässigkeit in Einklang zu bringen.

 

Bildquelle: Das IQS-Verzeichnis

 

 

(I) Entscheidende Rolle des materiellen Staates

Verschiedene Arten von Titanlegierungen weisen unterschiedliche Phasenzusammensetzungen und Korrosionsaktivitäten auf. Im Allgemeinen gilt: Je höher der Phasengehalt, desto schneller ist die Korrosionsrate. Die Oberfläche geschmiedeter oder gewalzter Werkstücke ist dicht, was zu einer geringeren Rauheit nach dem Fräsen führt. Gusswerkstücke erfordern eine adaptive Anpassung der Korrosionsparameter. Bei der Entwicklung neuer Titanlegierungen müssen gleichzeitig die Mahllösungsformel und die Prozessparameter optimiert werden, um sie an ihre spezielle chemische Aktivität anzupassen.

 

(II) Kerneinfluss der Leistung der Mahllösung

HF dominiert die Korrosionsrate und HNO₃ steuert die Oberflächenrauheit. Ein Volumenverhältnis von 2:1 bis 3:1 zwischen beiden kann die Korrosionsrate und die Oberflächenqualität ausgleichen. Wir können das Verhältnis auch nach Bedarf anpassen. Während der Verarbeitung erhöht sich die Konzentration an Titanionen in der Lösung. Daher ist es notwendig, die Lösung aufzufüllen oder zu ersetzen, um die Leistung aufrechtzuerhalten und die Mahlkonsistenz sicherzustellen.

 

(III) Garantierolle der Geräteleistung

Spezialisierte Mahlgeräte müssen über eine präzise Temperaturregelung, effizientes Rühren und eine korrosionsbeständige Struktur verfügen. Geräte zur Bearbeitung großer Teile sind mit flexiblen Aufhängevorrichtungen ausgestattet. Intelligente Geräte überwachen Prozessparameter in Echtzeit über Sensoren und passen sich automatisch an, um manuelle Eingriffe und menschliche Fehler zu reduzieren und so die Bearbeitungspräzision und -effizienz zu verbessern.

 

 

Das Hauptanwendungsgebiet des chemischen Fräsens von Titanlegierungen ist die Luft- und Raumfahrt. Es ermöglicht die leichte Bearbeitung großer dünnwandiger Teile wie Flugzeugflügel und Rumpfplatten. Es kann außerdem das Gewicht reduzieren und die Effizienz verbessern und gleichzeitig die strukturelle Festigkeit gewährleisten.

Es eignet sich auch für die Bearbeitung komplexer Teile wie Gehäuse und Rotorblätter von Flugzeugtriebwerken und erfüllt die Präzisionsanforderungen von Arbeitsbedingungen bei hohen{1}Temperaturen und hohen Geschwindigkeiten.

 

Dieses Verfahren kann auch auf die Herstellung poröser Teile aus Titanlegierungen und mikromechanischer Produkte sowie auf die Reparatur von Oberflächenfehlern bei Schmiede- und Gussteilen angewendet werden.

 

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Referenz

IQS-Verzeichnis. (nd). Chemisches Mahlen: Arten, Verwendungen und Produkte. IQS-Verzeichnis.https://www.iqsdirectory.com/articles/metal-etching/chemical-milling.html