Резка и применение танталовых пластин, фольги и обработанных деталей
Вольфрам, молибден, тантал и ниобий — важные новые материалы, используемые в высокотехнологичных отраслях промышленности как внутри страны, так и за рубежом. К их свойствам относятся высокая термостойкость, тепловая и электрическая проводимость, высокая прочность и ударная вязкость при высоких температурах, теплоизоляция, прочность на растяжение и износостойкость. Они применяются в аэрокосмической, военной, оптоэлектронной, солнечной энергетике, вакуумной термообработке, электротермических процессах и электронных кристаллах, а также в других высокотехнологичных отраслях.
С непрерывным развитием науки и техники изделия из одного металла — вольфрама, молибдена, тантала и ниобия — больше не могут удовлетворять требованиям к качеству и характеристикам материалов. Редкие металлы развиваются в направлении легирования, образуя новые сплавы. Сплавы вольфрама, молибдена, тантала и ниобия — это новые сплавы, образующиеся путем объединения и добавления микроэлементов из исходной однометаллической матрицы.
Сплавы вольфрама и молибдена, вольфрама и рения, вольфрама и тория, вольфрама и церия, а также вольфрама и лантана используются в аэрокосмической, авиационной и атомной энергетике; высокоплотные сплавы применяются в бронебойных снарядах и военной технике; сплавы вольфрама и церия, а также вольфрама и лантана используются в осветительных приборах и источниках электрического света; сплавы молибдена, титана и циркония (TZM) и молибдена, титана и никеля постепенно заменят чистый молибден; сплавы молибдена и ниобия (ITO) используются в сенсорных ЖК-экранах и т.д. В настоящее время только Япония и Австрия имеют отлаженные производственные процессы, и их продукция доминирует на международном рынке. На внутреннем рынке интеллектуальные металлы, используемые в аэрокосмической отрасли, навигации и электронных дисплеях, приходится импортировать. К преимуществам танталовых пластин относится высокая пластичность, что делает их очень подходящими для процессов бесстружечной формовки, таких как гибка, штамповка, прессование или глубокая вытяжка. Из них можно изготавливать различные сложные формы, подходящие для производства компонентов, требующих сложной формы, например, защитных кожухов в электронном оборудовании. Их прочность также соответствует требованиям многих промышленных сценариев, а в некоторых химических установках они могут выдерживать определенные давления и напряжения.
Температура плавления тантала составляет 2980℃, уступая только вольфраму (3380℃) среди наиболее часто используемых тугоплавких металлов, а плотность — 16,67 г/см³. В отожженном состоянии тантал демонстрирует хорошую пластичность и относительно стабилен при высоких температурах, способен поглощать и удерживать газы. Тантал кислотостойкий, что делает его биосовместимым материалом. Он широко применяется в электронной, химической и медицинской промышленности. Тантал также является незаменимым материалом в производстве твердых сплавов.
Тантал обладает высокой температурой плавления и плотностью, демонстрирует хорошую пластичность в отожженном состоянии и остается относительно стабильным при высоких температурах. Отожженный тантал мягкий и твердый, что приводит к сильному слипанию при резании, вызывая залипание инструмента и износ. Это особенно заметно при скоростях резания ниже 20 м/мин. Разрыв материала значительно уменьшается при скоростях резания выше 40 м/мин. Поэтому режущие инструменты должны быть максимально острыми, а скорости резания не должны быть слишком низкими. В качестве материала инструмента обычно используется твердый сплав, распространенными типами которого являются YG8 и YW2. Используются относительно большие передний и главный углы режущей кромки. Параметры геометрии инструмента: γO = 35°–45°, αO = 5°–8°, Kr = 90°, K′r = 5°, γO1 = -2°–2°, bγ = 0,1–0,3 мм, rε = 0,2–0,5 мм, а шероховатость Ra передней и задней поверхностей составляет <0,16–0,32 мкм для уменьшения трения и прилипания инструмента.
Параметры резания выбраны следующим образом: для черновой обработки νc = 30–70 м/мин, ap = 5–8 мм, f = 0,2–0,4 мм/r; Для чистовой и получистовой обработки νc = 50–80 м/мин, ap ≤ 1,5 мм, f = 0,1–0,3 мм/об. Во время резки следует использовать смазочно-охлаждающую жидкость, обладающую как охлаждающими, так и смазывающими свойствами, при этом расход жидкости должен быть достаточным.