Как сделать титан

Обновлено: 04.07.2024

Без горячей воды в доме обойтись сложно, да и отопление всех комнат одновременно намного удобнее, нежели печь в одной комнате, которая может согреть максимум два помещения.

Водогрейный котел на дровах

Водогрейный котел на дровах станет удачным вариантом для дома, находящегося за городом или дачного коттеджа, в котором хозяева проживают большую часть года.

Есть разные виды водогрейных котлов, предназначенные только для подогрева воды или отопления, а существуют котлы и с двумя контурами, которые и дом отопят, и предоставят горячую воду для хозяйственных нужд. Рассмотрев несколько вариантов разных видов водонагревателей на дровах, можно легко определиться, какой из них больше востребован в доме.

Титан

К котлам, работающим на дровах, которые греют воду для принятия душа или ванны, относятся титаны. Этим приспособлениям, создающим удобство в доме — уже много десятков лет, но они востребованы и сегодня, так как являются доступным и проверенным способом нагрева воды.

Котел-титан в ванной

Титан достаточно компактен, и поэтому может быть установлен прямо в ванной комнате или в удобном уголке дачного домика, где обычно хозяева участка принимают душ. Главное, чтобы в дом была проведена вода, и был устроен для нее слив. Раньше готовый титан нужной модели было достаточно сложно приобрести в магазине, поэтому их обычно мастерили самостоятельно или заказывали умельцам. Сегодня же его вполне можно подобрать в торговой сети или, по старинке, изготовить самостоятельно, если есть необходимые навыки и инструменты .

Что же такое водогрейный титан? Этот прибор, оборудованный топочной и поддувальной камерой, на которой сверху устроен водяной бак. Дымоходная труба от печки с топкой проходит через бак с водой.

Принципиальная схема котла-титана

Готовые титаны в основном изготовлены из стали и имеют эмалированное или оцинкованное внутреннее покрытие. Топка же может быть изготовлена из стали и иметь чугунные вставки, или же полностью быть выполненной из чугуна. В комплект готового изделия входит смеситель, кронштейны и трубка для душа.

Видео: водогрейный титан на дровах заводского изготовления

Холодная вода подключается к титану через смеситель, на котором есть специальное отверстие. В отличие от привычных для всех кранов смесителейа этот элемент титана имеет не два, а один подвод воды, через который она набирается в емкость . При нагревании титана до необходимой температуры и начале отбора через включенный кран, в бак сразу же начинает поступать холодная вода, занимая место использованной горячей. Можно открыть и второй подвод в смесителе — для холодной воды, тогда появится возможность регулировки температурных режимов воды при использовании душа.

Важно помнить одно правило — э то то , что бак должен быть постоянно наполнен водой, даже после того, как остановлена топка печного блока.

Конструкция титана, изготовленного своими руками

Как можно самостоятельно соорудить титан, или, как его еще называют, колонку, отапливаемую дровами? Представленный на схеме титан вполне может быть сделан своими руками, если строго придерживаться всех нюансов.

Схема-чертеж самодельного титана

Титан состоит из следующих деталей, некоторые из которых можно изготовить самостоятельно, а кое-что придется приобрести в строительном магазине.

Дверца поддувала.
Навес.
Топочная дверца.
Топочная камера.
Кран.
Емкость для воды — бак.
Дымоотводная труба, проходящая через емкость для воды.
Термометр.
Коленный поворот дымоотводного канала.
Труба дымохода.
Дефлектор для защиты дымохода от попадания в него влаги и мусора.
Шланг или труба.
Хомут.
Штуцер.
Муфта.
Смеситель, который крепится к стене.
Уголок-переходник.
Насадка-душ.
Краны с вентилями.
Тройник.
Втулка с резьбой.
Колосник.
Поддон, на котором собирается зола.

Установка титана

Изготовив водонагревательный прибор по представленной схеме, нго нужно правильно установить, придерживаясь, правил пожаробезопасности.

Необходимо подготовить под него основу, состоящую из прослойки асбеста или же кирпичной кладки, сверху которой укладывается металлический лист. Размер основы должен быть не менее 65 × 65 см.
От кирпичных стен титан должен находиться на расстоянии 15 — 20 см, а от выстроенных из дерева — не менее, чем 45 — 50 см. Кроме этого, необходимо изолировать топку от деревянных покрытий стен с помощью асбеста или толстого стального листа.
Перед топочной дверцей обязательно укладывается несгораемое покрытие — это может быть керамическая плитка или лист металла.
Чистка дымоотводной трубы проводится ежегодно и проверяется на целостность. Если в ней обнаружено повреждение, труба должна быть заменена.
При установке титана, не обойтись без вывода дымовой трубы на крышу. Если крыша плоская лучше поднять ее на метр или полтора над ней, а ежели кровля двускатная, то труба размещается в соответствии с правилами, показанными на схеме.

Необходимо обязательно соблюсти правила расположения трубы на крыше

При правильно поднятой дымоходной трубе, в дымоходе будет хорошая тяга, которая позволит быстро нагреть печь, а значит и воду.

Эксплуатация титана, изготовленного своими руками

Подобный титан можно установить даже при отсутствии центрального водоснабжения. Для этого устанавливается водонакопительная емкость , которая должна находиться на расстоянии 0,5 – 1 м выше бака титана. В эту емкость заранее набирается вода, а оттуда, при открытии вентиля № 19, она и будет поступать в титан , при этом необходимо закрыть вентиль № 22. На схеме хорошо видна циркуляция воды внутри труб: горячей сплошной, а холодной — пунктирной линиями.
При заполнении бака, необходимо открыть кран, расположенный на стене (№ 5). Когда емкость наполнится, из крана начнет литься вода, и нужно сразу же перекрыть кран водопровода.
Когда емкость будет наполнена, можно затапливать печь. Ни в коем случае нельзя разводить огонь с помощью горючих веществ.
Нельзя доводить воду в емкости до кипения, так как в баке будет образовываться большое количество накипи, и теплоотдача будет сокращена. Поэтому нужно обязательно установить термометр, имеющий значение выше 100 градусов, чтобы легче было контролировать нагрев воды.
Во время работы титана нужно внимательно следить за температурой — при перегреве и излишнем повышении давления внутри емкости , она может взорваться. Чтобы избежать таких печальных последствий в трубопроводе , в его верхней части подсоединяется специальный патрубок, который выводят в дополнительный расширительный бак. Если устанавливается водонакопительная емкость , патрубок можно вывести в нее . Через это приспособление и будет снижаться давление.
В течение 25 — 30 минут после растопки печи температура достигнет значения 45 — 65 градусов.
При отборе горячей воды, в емкость сразу начинает поступать холодная вода, замещая горячую.

Водогрейные котлы

Водогрейный двухконтурный дровяной котел

Кроме просто водонагревательных приборов, во многих случаях для дома требуется и котел для отопления, который можно установить в комплексе с титаном или приобрести котел со встроенным бойлером.

На данной схеме хорошо видно, как один котел может выполнить две функции и обеспечить дом теплом и подогретой водой.

Схема устройства и работы котла

Конструкция котла

В данном случае на схеме хорошо видно бойлер, встроенный в корпус котла. Этот отопительный прибор имеет лабиринтную систему для прохода согретого воздуха — это топка, куда закладывается топливо и три горизонтальные пластины, между которыми и проходит горячие газы. Дольше задерживаясь в котле, они значительнее отдают тепло и прежде, чем выйти в дымоход, успевают согреть воду для отопления и бойлер — для применения подогретой воды в бытовых целях.

Котел , работает на дровах, но есть модели, работающие на газе, пеллетах или на солярке. Последний вариа нт тр ебует небольшой модернизации: в нижнюю дверцу устанавливают горелку. Прибор, функционирующий на дровах, может быть переделан под другое топливо даже после его установки, но для этого следует пригласить специалиста. На схеме хорошо видны изменения в конструкции после переделки котла.

КПД котла, устроенного таким образом, достигает до 87 — 92%. Кроме самой конструкции, способствуют высокой теплоотдаче и достаточно толстые стенки топочной камеры — их толщина составляет полсантиметра. Такие модели оснащены термостатами включения насоса, охлаждающим контуром и термометром.

Очистка котла и обслуживание во время его эксплуатации предельно просты, в компле кт с пр ибором обычно входит и аксессуар для его чистки.

Установка котла ничем не отличается от установки титана — это нужно делать, предусматривая соблюдение техники безопасности. Размер дымоотводной трубы будет зависеть от модели котла – ее диаметр можно определить по выходящему из котла патрубку. Дымоход выводится через кровлю и обязательно вокруг оголовка устраивается гидроизоляция. Подниматься над крышей оголовок должен по т ому же принципу, о котором говорилось выше.

Водогрейный котел для дачи своими руками

Нехитрая конструкция самого простого котла на двести литров может быть изготовлена самостоятельно. Для дачного домика он станет просто незаменимым для комфортного пребывания за городом, и все это можно сделать при минимальных затратах. Для изготовления водогрейного прибора понадобится:

Такой котел несложно изготовить самостоятельно

Из стальных листов нужно вырезать два круга по диаметру трубы — для дна и перегородки между поддувалом и топкой.
В большой трубе, из которой будет изготовлена нижняя часть котла, вырезаются отверстия для топки и поддувала. Вырезанные и обваренные куски металла могут послужить дверцами, которые надеваются на приваренные петли.
Металлический круг приваривается к отрезку трубы — это будет дно поддувала.
Во втором металлическом круге для дна топки вырезается прямоугольник или квадрат для вкладки колосника. Этот круг послужит разделением между топкой и поддувалом.
Ровно посередине дна бочки и верхней ее плоскости вырезаются отверстия для дымоходной трубы, которая должна быть выше бочки на 15 — 20 сантиметров.
Затем вставляется труба и также приваривается в нижней и верхней части сплошным швом.
В каждой бочке, в ее верхней плоскости есть небольшое круглое отверстие, в которое нужно вварить отрезок трубы в виде колена. Далее его второй конец соединяется с дымоходной трубой — эта деталь будет исполнять роль сбросного клапана, который предотвратит перегревание котла, снимая давление.
Затем с одной стороны бочки в нижней ее части врезается металлическая труба — через нее будет производиться забор согретой воды. В верхней части бочки врезается труба, соединенная с водопроводом, и через нее вода будет поступать в емкость .
Далее нижнюю часть котла, которая, по сути, является печкой, нужно установить на подготовленный фундамент-подиум, сложенный из двух рядов кирпича.
Финальным этапом бочку устанавливают на трубу, стоящую на фундаменте и приваривают к ней сплошным сварочным швом.
Последним устраивается дымоход. На патрубок плотно надевают трубу дымохода, закрепляют ее , и так, собирая ее по частям, выводят через кровлю.

Для дачного домика этот котел послужит источником тепла, и у хозяев всегда будет возможность получить горячую воду. А кроме этого, на верхней его плоскости, можно подогреть пищу.

Наиболее значимыми для народного хозяйства были и остаются сплавы и металлы, объединяющие легкость и прочность. Титан относится именно к этой категории материалов и, кроме того, обладает превосходной коррозийной стойкостью.

Что такое титан

Титан – переходный металл 4 группы 4 периода. Молекулярная масса его составляет всего 22, что указывает на легкость материала. При этом вещество отличается исключительной прочностью: среди всех конструкционных материалов именно у титана самая высокая удельная прочность. Цвет серебристо-белый.

Что такое титан, расскажет видео ниже:

Понятие и особенности

Титан довольно распространен – по содержанию в земной коре занимает 10 место. Однако выделить действительно чистый металл удалось лишь в 1875 году. До этого вещество либо получали с примесями, либо называли металлическим титаном его соединения. Эта путаница привела к тому, что соединения металла стали использоваться значительно раньше, чем сам металл.

Обусловлено это особенностью материала: самые ничтожные примеси заметно влияют на свойства вещества, порой полностью лишая присущих ему качеств.

Так, самая небольшая доля других металлов лишает титан жаропрочности, что является одним из его ценных качеств. А небольшая добавка неметалла превращает прочный материал в хрупкий и непригодный к применению.

Эта особенность сразу же разделила получаемый металл на 2 группы: технический и чистый.

Первый применяют в тех случаях, когда более всего нужна прочность, легкость и коррозийная стойкость, так как последнее качество титан не теряет никогда.
Материал большой чистоты используется там, где нужен материал, работающий при очень больших нагрузках и больших температурам, но при этом отличающийся легкостью. Это, конечно, авиа- и ракетостроение.

Вторая особая черта вещества – анизотропность. Некоторые его физические качества изменяются в зависимости от приложения сил, что необходимо учитывать при применении.

При нормальных условиях металл инертен, не корродирует ни в морской воде, ни в морском или городском воздухе. Более того, это самое биологически инертное вещество из известных, благодаря чему в медицине широко применяются титановые протезы и имплантаты.

В то же время при повышении температуры он начинает реагировать с кислородом, азотом и даже водородом, а в жидком виде впитывает газы. Эта неприятная особенность крайне затрудняет и получение самого металла, и изготовление сплавов на его основе.

Последнее возможно только при использовании вакуумной аппаратуры. Сложнейший процесс производства превратил довольно распространенный элемент в весьма дорогостоящий.

Связь с другими металлами

механическая прочность титана в 2 раза выше, чем у железа, и в 6 раз, чем у алюминия. При этом прочность при снижении температуры возрастает;
коррозийная стойкость намного выше, чем у железа и даже алюминия;
при нормальной температуре титан инертен. Однако при повышении до 250 С, начинает поглощать водород, что сказывается на свойствах. По химической активности он уступает магнию, но, увы, превосходит железо и алюминий;
металл намного слабее проводит электричество: его удельное электросопротивление выше, чем у железа 5 раз, выше, чем у алюминия в 20 раз, и выше, чем у магния в 10 раз;
теплопроводность также намного ниже: меньше, чем 1 железа в 3 раза, и меньше, чем у алюминия в 12 раз. Однако это свойство обуславливает очень низкий коэффициент температурного расширения.

Плюсы и минусы

На деле недостатков у титана множество. Но сочетание прочности и легкости настолько востребовано, что ни сложный способ изготовления, ни необходимость исключительной чистоты не останавливают потребителей металла.

К несомненным плюсам вещества относятся:

низкая плотность, что означает очень небольшой вес;
исключительная механическая прочность как самого металла титан, так и его сплавов. При повышении температуры титановые сплавы превосходят все сплавы алюминия и магния;
соотношение прочности и плотности – удельная прочность, достигает 30–35, что почти в 2 раза выше, чем у лучших конструкционных сталей;
на воздухе титан подлежит покрытию тонким слоем оксида, который и обеспечивает превосходную коррозийную стойкость.

Недостатков у металла тоже хватает:

стойкость к коррозии и инертность относится только к продукции с неактивной поверхностью. Титановая пыль или стружка, например, самовоспламеняются и сгорают с температурой в 400 С;
очень сложный способ получения металла титан обеспечивает очень высокую стоимость. Материал намного дороже железа, алюминия или меди;
способность впитывать атмосферные газы при повышении температуры требует применения при плавке и получении сплавов вакуумной аппаратуры, что тоже заметно увеличивает стоимость;
титан отличается плохими антифрикционными свойствами – на трение он не работает;
металл и его сплавы склонны к водородной коррозии, предотвратить которую сложно;
титан плохо поддается обработке резанием. Сварка его тоже затруднена из-за фазового перехода во время нагревания.

Далее рассмотрены состав и структура титана.

Лист титана (фото)

Свойства и характеристики

Физические качества вещества сильно зависят от чистоты. Справочные данные описывают, конечно, чистый металл, но характеристики технического титана могут заметно отличаться.

Плотность металла уменьшается при нагревании от 4,41 до 4,25 г/куб см. Фазовый переход изменяет плотность лишь на 0,15%.
Температура плавления металла – 1668 С. температуру кипения – 3227 С. Титан является тугоплавким веществом.
В среднем предел прочности на растяжение составляет 300–450 МПа, однако это показатель можно увеличить до 2000 МПА, прибегнув к закалке и старению, а также введению дополнительных элементов.
По шкале НВ твердость составляет 103 и это не предел.
Теплоемкость титана невелика – 0,523 кдж/(кг·К).
Удельное электросопротивление — 42,1·10 -6 ом·см.
Титан является парамагнитом. При снижении температуры его магнитная восприимчивость уменьшается.
Металлу в целом свойственны пластичность и ковкость. Однако на эти свойства сильно влияют кислород и азот в сплаве. Оба элемента придают материалу хрупкость.

Вещество устойчиво ко многим кислотам, включая азотную, серную в низкой концентрации и практически все органические за исключением муравьиной. Это качество обеспечивает титану востребованность в химической, нефтехимической, бумажной промышленности и так далее.

Структура и состав

Титан – хоть и переходный металл, да и удельное электросопротивление имеет низкое, все же, является металлом и проводит электрический ток, а это означает упорядоченную структуру. При нагревании до определенной температуры структура изменяется:

до 883 С устойчивой является α-фаза с плотностью в 4,55 г/куб. см. Она отличается плотной гексагональной решеткой. Кислород растворяется в этой фазе с образованием растворов внедрения и стабилизирует α-модификацию – отодвигает температурный предел;
выше 883 С стабильна β-фаза с объемно-центрированной кубической решеткой. Плотность его несколько меньше – 4,22 г/куб. см. Эту структуру стабилизирует водород – при его растворении в титане также образуются растворы внедрения и гидриды.

Эта особенность очень затрудняет работу металлурга. Растворимость водорода при охлаждении титана резко уменьшается, и в сплаве выпадает гидрид водорода – γ-фаза.

Он становится причиной появления холодных трещин при сварке, поэтому производителям приходится применять дополнительные усилия после плавки металла, чтобы очистить его от водорода.

О том, где можно найти и как сделать титан, расскажем ниже.

Данное видео посвящено описанию титана как металла:

Производство и добыча

Титан весьма распространен, так что с рудами, содержащими металл, причем в довольно больших количествах, затруднений не возникает. Исходным сырьем выступает рутил, анатаз и брукит – диоксиды титана в разной модификации, ильменит, пирофанит – соединения с железом, и так далее.

А вот технология плавки титана сложна и требует дорогостоящей аппаратуры. Способы получения несколько отличаются, поскольку состав руды различен. Например, схема получения металла из ильменитовых руд выглядит так:

получение титанового шлака – породу загружают в электродуговую печь вместе с восстановителем – антрацитом, древесным углем и прогревают до 1650 С. При этом отделяют железо, которое идет на получение чугуна и диоксида титана в шлаке;
шлак хлорируют в шахтных или солевых хлораторах. Суть процесса сводится к тому, чтобы перевести твердый диоксид в газообразный тетрахлорид титана;
в печах сопротивления в специальных колбах металл восстанавливают натрием или магнием из хлорида. В итоге получают простую массу – титановую губку. Это технический титан вполне пригодный для изготовления химической аппаратуры, например;
если же требуется более чистый металл, прибегают к рафинированию – при этом металл реагирует с йодом с тем, чтобы получить газообразный йодид, а последний под действием температуры – 1300–1400 С, и электрического тока, разлагается, высвобождая чистый титан. Электрический ток подается через натянутую в реторте титановую проволоку, на которую и осаждается чистое вещество.

Чтобы получить титан в слитках, титановую губку переплавляют в вакуумной печи, чтобы предотвратить растворение водорода и азота.

Цена титана за 1 кг очень высока: в зависимости от степени чистоты металл стоит от 25 до 40 $ за 1 кг. С другой стороны, корпус кислотоупорного аппарата из нержавеющей стали обойдется в 150 р. и прослужит не более 6 месяцев. Титановый будет стоить около 600 р, но эксплуатируется в течение 10 лет. Много производств титана есть в России.

Области применения

Влияние степени очистки на физико-механические качества заставляет рассматривать применение титана именно с этой точки зрения. Так, технический, то есть, не самый чистый металл обладает превосходной коррозийной стойкостью, легкостью и прочностью, что и обуславливает его применение:

химическая промышленность – теплообменники, трубы, корпуса, детали насосов, арматура и так далее. Материал незаменим на участках, где требуется стойкость к кислотам и прочность;
транспортная промышленность – вещество используется для изготовления средств передвижения от железнодорожных составов до велосипедов. В первом случае, металл обеспечивает меньшую массу составов, что делает тягу более эффективной, в последнем – придает легкость и прочность, не зря ведь титановая велосипедная рама считается лучшей;
военно-морское дело – из титана изготавливают теплообменники, выхлопные глушители для подводных лодок, клапан, пропеллеры и так далее;
в строительстве широко применяют цинк-титан – прекрасный материал для отделки фасадов и кровель. Вместе с прочностью сплав обеспечивает еще одно важное для архитектуры достоинство – возможность придавать изделиям самую причудливую конфигурацию, способность к формообразованию у сплава неограниченная.

Чистый металл, кроме того, является очень стойким к высоким температурам и сохраняет при этом прочность. Применение очевидно:

ракето- и авиастроение – из него изготавливают обшивку. Детали двигателей, элементы крепления, части шасси и так далее;
медицина – биологическая инертность и легкость делает титан куда более перспективным материалом при протезировании, вплоть до сердечных клапанов;
криогенная техника – титан является одним из немногих веществ, которые при снижении температуры становятся лишь прочнее и не утрачивает пластичности.

Титан – конструкционный материал самой высокой прочности при такой легкости и пластичности. Эти уникальные качества обеспечивают ему все более важную роль в народном хозяйстве.

Обработка титана часто обсуждается применительно к фрезерованию, но о токарной обработке титана имеется не так много информации. Хотя большинство титановых изделий обычно обрабатывается фрезерованием, нередко этот экзотический материал подвергается токарной обработке.

Токарная обработка титана часто используется для изготовления фланцев или труб, которые будут использоваться в агрессивных средах. Он также используется для изготовления прочных, легких деталей, которые должны выдерживать нагрузку, и в деталях турбин.

В этой статье я поделюсь некоторыми советами, которые помогут вам успешно обрабатывать титан на токарном станке.

Примечание: данная статья является переводом

Совет №1: Титан двигается

Поскольку одно из наиболее типичных применений титана связано с облегчением веса, очень часто можно встретить очень тонкие титановые детали.

При обработке титана вы сразу же обнаружите одну вещь: он не сидит на месте. Очень редко удается использовать подход "грубо, чисто, грубо, чисто" при обработке всех сторон детали. Он значительно деформируется при удалении материала.

Возможно, вам уже знакомы некоторые из этих проблем, особенно если вы имели дело с тонким алюминием или нержавеющей сталью. Однако для титана следует ожидать еще большего коробления.

Тонкие титановые детали обычно необходимо зачистить с обеих сторон, затем разжать и обработать. Медленно подходите к готовым размерам, чтобы убедиться, что вы можете удерживать жесткие допуски.

На самом деле, возможно, имеет смысл попробовать провести цикл термообработки для снятия напряжения между черновой и чистовой обработкой. Это особенно удобно, если вы удаляете большое количество материала и требуется точность.

Обычно плоскостность очень сложна, если допуски жесткие. Поскольку деталь деформируется при повороте, отверстия также могут деформироваться так, что они становятся некруглыми и могут вмещать только штифты меньшего размера.

Cовет: не снимайте большое количество материала после достижения окончательных размеров; титан деформируется как сумасшедший. Сначала сделайте черновую обработку и потихоньку подбирайтесь к жестким допускам.

Совет профессионала: Использование чистового инструмента с малым радиусом носика (например, около .008″) может означать более длительный цикл чистовой обработки, но меньшее давление резания и меньший нагрев могут означать меньшее коробление при точной чистовой обработке.

Совет №2: Титан изолирует

Тепло от титана быстро не рассеивается. На самом деле, по сравнению с большинством других металлов, титан является скорее теплоизолятором, чем проводником.

Что это означает для токарной обработки?

Стружка не отводит тепло, как это происходит со сталью или алюминием.

На самом деле, если вы дадите агрессивную нагрузку, ваш резец быстро сгорит. Ваш инструмент - это то, что примет на себя большую часть тепла от резки. Ключ к успешному точению титана заключается в том, чтобы максимально снизить нагрев.

Вот как это проявляется при обработке титана:

Используйте резцы, предназначенные для титана, которые обычно намного острее, чем те, которые вы бы использовали для стали. Такие резцы лучше режут и не выделяют столько тепла. Фрезы с отрицательным углом наклона или с закругленными режущими кромками не подходят для обработки титана;
Используйте прореживание стружки. Если это вообще возможно, используйте вставки которые уменьшают размер стружки. Круглые вставки могут хорошо работать, как и при использовании 110-градусного угла вставки CNMG вместо 80-градусной стороны, когда это возможно;
Хорошая подача охлаждающей жидкости имеет решающее значение! Тепло будет попадать в резак, и только охлаждающая жидкость предотвратит преждевременное выгорание твердого сплава. Мало того, что охлаждающая жидкость должна быть сильно направлена в разрез, вам, вероятно, также понадобится более концентрированная смесь, чтобы получить необходимую смазывающую способность. Это подходящее время для того, чтобы поговорить с вашим торговым представителем охлаждающей жидкости, чтобы узнать, что они рекомендуют;
Не нажимайте на обороты. Обычный SFPM для титана обычно составляет около 150 или около того, и вы можете получить немного больше для чистовой обработки, если ваш сплав позволяет это. Иногда даже изменение скорости вращения на 10% может привести к катастрофическому отказу фрезы, которая прослужила бы целый час. Титан неумолим;
Нагрузка стружки важна, но не так важна, как число оборотов. Вы просто не сможете оттолкнуть 6- и 9-гранники толщиной .040″, как это можно сделать со сталью, но вы можете сделать это лучше, чем многие думают. Одно исследование показало, что изменение нагрузки на стружку от .002″ до .020″ привело к изменению температуры реза на 300 градусов по Фаренгейту. Если вы пытаетесь достичь максимальной производительности, увеличивайте подачу, а не скорость.

Совет №3: Титан съедает твердый сплав заживо

Титан является абразивным материалом для резки, и твердый сплав испытывает на себе его воздействие.

К распространенным проблемам относятся сколы и износ насечек на "коже" реза. Геометрия и марка пластины могут оказать огромное влияние на срок службы инструмента и стабильность процесса. Например, рассмотрите возможность использования пластины WNMG вместо CNMG.

Представители инструментальной промышленности обычно всегда хотят продемонстрировать свои новейшие и лучшие марки твердых сплавов для титана. Я бы настоятельно рекомендовал брать все бесплатные изделия, которые они готовы раздать, чтобы проверить, действительно ли это имеет значение.

Помимо правильного выбора резцов, есть несколько методов программирования, которые помогут вам продлить срок службы ваших инструментов.

Поскольку износ насечки - явление очень распространенное, попробуйте варьировать глубину резания, чтобы распределить его. Закапывайте фрезу, пока есть запас, и уменьшайте глубину реза по мере истончения заготовки.

Инструменты также не любят, когда их зарывают в углах. Даже при точении программирование интерполяции дуги и использование инструмента с меньшим радиусом наконечника, скорее всего, увеличат срок службы инструмента, чем полное погружение инструмента на одном шаге. Это особенно важно для отделки траекторий движения инструмента.

Исследования по токарной обработке титана:

Многие производители оснастки демонстрируют свои собственные исследования о том, насколько им удалось повысить срок службы и эффективность инструмента с помощью новейших разработок. Честно говоря, трудно отделить маркетинговый ход от правды.

Если вам понравилась статья, то ставьте лайк, делитесь ею со своими друзьями и оставляйте комментарии!

Многих интересует немного загадочный и не до конца изученный титан — металл, свойства которого отличаются некоторой двоякостью. Металл и самый прочный, и самый хрупкий.

Его открыли двое ученых с разницей в 6 лет — англичанин У. Грегор и немец М. Клапрот. Название титана связывают, с одной стороны, с мифическими титанами, сверхъестественными и бесстрашными, с другой стороны, с Титанией — королевой фей.
Это один из самых распространенных в природе материалов, но процесс получения чистого металла отличается особой сложностью.

Свойства титана

22 химический элемент таблицы Д. Менделеева Titanium (Ti) относится к 4 группе 4 периода.

Цвет титана серебристо-белый с выраженным блеском. Его блики переливаются всеми цветами радуги.

Это один из тугоплавких металлов. Он плавится при температуре +1660 °С (±20°). Титан отличается парамагнитностью: он не намагничивается в магнитном поле и не выталкивается из него.
Металл характеризуется низкой плотностью и высокой прочностью. Но особенность этого материала заключается в том, что даже минимальные примеси других химических элементов кардинально изменяют его свойства. При наличии ничтожной доли других металлов титан теряет свою жаропрочность, а минимум неметаллических веществ в его составе делают сплав хрупким.
Эта особенность обуславливает наличие 2 видов материала: чистого и технического.

Титан чистого вида используют там, где требуется очень легкое вещество, выдерживающее большие нагрузки и сверхвысокие температурные диапазоны.
Технический материал применяется там, где ценятся такие параметры, как легкость, прочность и устойчивость к коррозии.

Вещество обладает свойством анизотропности. Это означает, что металл может изменять свои физические характеристики, исходя из приложенных усилий. На эту особенность следует обращать внимание, планируя применение материала.

Проведенные исследования свойств титана в нормальных условиях подтверждают его инертность. Вещество не реагирует на элементы, находящиеся в окружающей атмосфере.
Изменение параметров начинается при повышении температуры до +400°С и выше. Титан вступает в реакцию с кислородом, может воспламеняться в азоте, впитывает газы.
Эти свойства затрудняют получение чистого вещества и его сплавов. Производство титана основано на применении дорогостоящей вакуумной аппаратуры.

Титан и конкуренция с другими металлами

Этот металл постоянно сравнивают с алюминием и сплавами железа. Многие химические свойства титаназначительно лучше, чем у конкурентов:

По механической прочности титан превосходит железо в 2 раза, а алюминий в 6 раз. Прочность его увеличивается при снижении температуры, чего не отмечается у конкурентов.
Антикоррозионные характеристики титана значительно превышают показатели других металлов.
При температурах окружающей среды металл абсолютно инертен. Но при повышении температуры свыше +200°С вещество начинает поглощать водород, изменяя свои характеристики.
При более высоких температурах титан вступает в реакции с другими химическими элементами. Он обладает высокой удельной прочностью, что в 2 раза превосходит свойства лучших сплавов железа.
Антикоррозионные свойства титана значительно превышают показатели алюминия и нержавеющей стали.
Вещество плохо проводит электричество. Титан имеет удельное электросопротивление в 5 раз выше, чем у железа, в 20 раз, чем у алюминия, и в 10 раз выше, чем у магния.
Титан характеризуется низкой теплопроводностью, это обусловлено низким коэффициентом температурного расширения. Она меньше в 3 раза, чем у железа, и в 12, чем у алюминия.

Какими способами получают титан?

Материал занимает 10 место по распространению в природе. Существует около 70 минералов, содержащих титан в виде титановой кислоты или его двуокиси. Наиболее распространенные из них и содержащие высокий процент производных металла:

ильменит;
рутил;
анатаз;
перовскит;
брукит.

Основные залежи титановых руд находятся в США, Великобритании, Японии, большие месторождения их открыты в России, Украине, Канаде, Франции, Испании, Бельгии.

Получение металла из них стоит очень дорого. Ученые разработали 4 способа производства титана, каждый из которых рабочий и эффективно используется в промышленности:

Магниетермический способ. Добытое сырье, содержащее титановые примеси, перерабатывают и получают диоксид титана. Это вещество подвергается хлорированию в шахтных или солевых хлораторах при повышенном температурном режиме. Процесс очень медленный, ведется в присутствии углеродного катализатора. При этом твердый диоксид переводится в газообразное вещество – тетрахлорид титана. Полученный материал восстанавливается магнием или натрием. Сплав, образовавшийся при реакции, подвергают нагреванию в вакуумной установке до сверхвысоких температур. В результате реакции происходит испарение магния и его соединений с хлором. В конце процесса получают губкоподобный материал. Его плавят и получают титан высокого качества.
Гидридно-кальциевый способ. Руду подвергают химической реакции и получают гидрид титана. Следующий этап – разделение вещества на составляющие. Титан и водород выделяют в процессе нагревания в вакуумных установках. По окончании процесса получают оксид кальция, который отмывают слабыми кислотами. Первые два способа относятся к промышленному производству. Они позволяют получать в кратчайшие сроки чистый титан с относительно небольшими издержками.
Электролизный метод. Титановые соединения подвергают воздействию током большой силы. В зависимости от исходного сырья, соединения разделяются на составляющие: хлор, кислород и титан.
Йодидный способ или рафинирование. Полученный из минералов диоксид титана обдают парами йода. В результате реакции образуется йодид титана, который нагревают до высокой температуры – +1300…+1400°С и воздействуют на него электрическим током. При этом из исходного материала выделяются составляющие: йод и титан. Металл, полученный данным способом, не имеет примесей и добавок.

Области применения

Применение титана зависит от степени его очистки от примесей. Наличие даже небольшого количества других химических элементов в составе сплава титана кардинально меняет его физико-механические характеристики.

Титан с некоторым количеством примесей называется техническим. Он имеет высокие показатели коррозийной стойкости, это легкий и очень прочный материал. От этих и других показателей зависит его применение.

В химической промышленности из титана и его сплавов изготавливают теплообменники, различного диаметра трубы, арматуру, корпуса и детали для насосов различного назначения. Вещество незаменимо в местах, где требуются высокая прочность и стойкость к кислотам.
На транспорте титан используют для изготовления деталей и агрегатов велосипедов, автомобилей, железнодорожных вагонов и составов. Применение материала уменьшает вес подвижных составов и автомобилей, придает легкость и прочность велосипедным деталям.
Большое значение титан имеет в военно-морском ведомстве. Из него изготавливают детали и элементы корпусов для подводных лодок, пропеллеры для лодок и вертолетов.
В строительной промышленности применяется сплав цинк-титан. Он используется как отделочный материал для фасадов и кровель. Этот очень прочный сплав имеет важное свойство: из него можно изготавливать архитектурные детали самой фантастической конфигурации. Он может принимать любую форму.
В последнее десятилетие титан широко применяют в нефтедобывающей отрасли. Сплавы его применяют при изготовлении оборудования для сверхглубокого бурения. Материал используется для изготовления оборудования для добычи нефти и газа на морских шельфах.

Чистый титан имеет свои области применения. Он нужен там, где необходима стойкость к высоким температурам и при этом должна сохраняться прочность металла.

Его применяют в:

авиастроении и космической отрасли для изготовления деталей обшивки, корпусов, элементов крепления, шасси;
медицине для протезирования и изготовления сердечных клапанов и других аппаратов;
технике для работы в криогенной области (здесь используют свойство титана – при снижении температуры усиливается прочность металла и не утрачивается его пластичность).

В процентном соотношении использование титана для производства различных материалов выглядит так:

на изготовление краски используется 60 %;
пластик потребляет 20 %;
в производстве бумаги используют 13 %;
машиностроение потребляет 7 % получаемого титана и его сплавов.

Сырье и процесс получения титана дорогостоящие, затраты на его производство компенсируются и окупаются сроком службы изделий из этого вещества, его способностью не менять свой внешний вид за весь период эксплуатации.

Читайте также: