Poradnik: praca z tytanem

Praktyczny poradnik pracy z tytanem

Tytan ma opinię materiału trudnego w obróbce — i to prawda, ale z właściwymi parametrami, narzędziami i wiedzą jest to w pełni wykonalne. Poniżej dzielimy się praktycznym doświadczeniem — parametrami, trikami i ostrzeżeniami.

Obróbka skrawaniem — dlaczego tytan jest trudny

Trzy cechy tytanu sprawiają kłopoty: niska przewodność cieplna (ciepło nie odprowadza się przez wiór — zostaje na krawędzi narzędzia, co przyspiesza zużycie), skłonność do klejenia się do narzędzia (adhezja — wiór nakleja się na krawędź tnącą, tworząc narost, który niszczy powierzchnię), umocnienie odkształceniowe (przy zbyt niskim posuwie lub tępym narzędziu — powierzchnia się utwardza i kolejne przejścia są coraz trudniejsze).

Zasady: nigdy nie zatrzymuj posuwu przy obracającym się wrzecionie (narzędzie trze o utwardzoną powierzchnię — natychmiastowe zużycie), używaj ostrych narzędzi i wymieniaj je częściej niż przy stali, chłód pod ciśnieniem bezpośrednio na strefę skrawania, sztywne mocowanie i minimalne wysięgi narzędzia.

Orientacyjne parametry toczenia (Grade 5): prędkość skrawania 30–60 m/min, posuw 0,1–0,3 mm/obr, głębokość skrawania 0,5–3 mm. Narzędzia: węgliki klasy C2/C3 (K10–K20), CBN do wykończenia, PCD do aluminiowych stopów tytanu (np. gamma TiAl). Chłodziwo: emulsja na bazie oleju lub MQL (Minimum Quantity Lubrication).

Spawanie TIG — szczegóły procedury

Gaz: argon 99,99%+ (nie 99,5% — nawet 0,5% zanieczyszczeń niszczy spoinę). Hel może być dodany (10–25%) dla głębszej penetracji. Elektroda: wolframowa, ostro szlifowana, średnica 1,6–2,4 mm. Prąd: DC– (elektroda ujemna), 50–150A w zależności od grubości materiału. Przygotowanie: absolutna czystość! Odtłuścij aceton em, nie dotykaj palcami strefy spawania (tłuszcz z palców = porowatość). Drut spawalniczy: ten sam gatunek co materiał bazowy (ERTi-2 do Grade 2, ERTi-5 do Grade 5). Osłona argonowa: od lica, od grani (backpurge) i trailing shield — wszystkie trzy jednocześnie. Kontrola: kolor spoiny = jakość. Srebrna = perfekcja. Słomkowa = akceptowalne. Niebieska, fioletowa = za dużo tlenu — spoina krucha. Szara, biała = do wycięcia. Najczęstszy błąd: za mało argonu od spodu (brak backpurge). Spawą wygląda świetnie od góry, ale od spodu jest niebieski — kruchy, bezwartościowy.

Gięcie

Tytan sprężynuje (springback) znacznie bardziej niż stal — 15–25% w zależności od stopu i grubości. Kompensacja: giąć o 15–25% dalej niż kąt docelowy. Minimalny promień gięcia: CP (Grade 1–2): 2–3x grubość materiału. Grade 5: 4–5x grubość (twardszy, mniej plastyczny). Gięcie na zimno jest możliwe, ale przy grubszych przekrojach lub stopach Grade 5 — lepsze na gorąco (300–500°C, w osłonie argonowej — bo powyżej 400°C tytan reaguje z powietrzem).

Gwintowanie

Najtrudniejsza operacja w obróbce tytanu — gwintowniki łamią się często, bo tytan się klei i umacnia. Zalecenia: gwintowniki z HSS-E z powłoką TiN lub TiCN, obfite chłodzenie (olej gwintarski, nie emulsja), niska prędkość (5–10 m/min), otwór wstępny większy niż dla stali (75% zamiast 70% gwintu — mniej materiału do wygarnięcia). Najlepsza metoda: gwintowanie na tokarce CNC z kontrolowanym posuwem i chłodzeniem. Alternatywa: nitonakrętki lub wkładki gwintowe (Helicoil) zamiast gwintowania bezpośredniego.

Anodowanie — procedura

Anodowanie tytanu jest na tyle proste, że można je przeprowadzić w warunkach warsztatowych. Potrzebne: zasilacz regulowany 0–100V DC (prąd 1–3A wystarczy), naczynie z elektrolitem (roztwór kwasu fosforowego H₃PO₄ — 0,1–1%, lub Cola — tak, napoje kolowe działają jako elektrolit dzięki kwasowi fosforowemu), katoda (płytka tytanowa lub stalowa nierdzewna), anoda (Twój element — podłączony do plusa zasilacza). Procedura: odtłuść element (aceton), zanurz w elektrolicie, ustaw napięcie docelowe, zanurz element — kolor pojawia się natychmiast (sekundy). Napięcie = kolor (orientacyjnie): 15V złoty, 25V fioletowy, 35V ciemnoniebieski, 50V jasnoniebieski, 70V żółty, 85V różowy. Maskowanie: taśma kaptonowa lub lak — chroni obszary które mają pozostać naturalne. Efekt: trwały, nie złuszcza się, nie zmienia właściwości materiału.