Григорий Николаев - Металл Века

Если переплавляют губку без всяких добавок, то получают слитки технически чистого титана. Когда же в титановую губку добавляют перед плавкой другие элементы, получают различные титановые сплавы. В зависимости от того, какие именно элементы входят в их состав, титановые сплавы могут быть легче или тяжелее технического титана, дороже или дешевле его.

Чаще всего в титан добавляют алюминий —легкий и весьма дешевый металл, действующий на титан благотворно. Он делает титановые сплавы более жаропрочными, повышает их упругие характеристики, снижает массу. Прочностные и другие свойства титана существенно улучшают ванадий, олово, марганец, хром. Как уже говорилось, значительно увеличивают коррозионную стойкость нового промышленного металла добавки палладия, молибдена, тантала. Сплавы с добавками этих металлов предназначены для использования в самых разрушительных средах вместо чистого тантала, платины, золота.

Из технически чистого титана и титановых сплавов выпускают полуфабрикаты всех видов: листы, ленты, плиты, прессованные профили, прутки, проволоку, трубы, поковки и штамповки. Производство полуфабрикатов обычно ведется на специальных металлообрабатывающих заводах.

Прежде чем приступить к прокатке титановых слитков, их круглому сечению необходимо придать прямоугольную форму. Поэтому слитки в нагретом состоянии куют на молотах либо прессуют на вертикальных прессах. Нагревают титановые сплавы до температуры 900—1100°С, нелегированный металл—до более низкой температуры. Для ковки титана используют молоты с многотонной падающей частью, а для прессования — прессы мощностью в несколько тысяч тонн. Титан деформируется хуже, чем сталь, поэтому усилие, необходимое для его обработки, значительно больше.

Если при прокатке меди или латуни с одного прокатного стана получают в год несколько тысяч тонн листов, то титановых листов с такого же стана получают всего несколько сот тонн в год. Контраст разительный, не правда ли?

Как во время прокатки, так и после нее титановые листы неоднократно очищают от окалины. Это достигается травлением в тех кислотах, в которых металл нестоек. В конце процесса изготовления листы отделывают: правят, растягивают, обрезают под заданный размер. Специальной обработкой можно получить листы с зеркальной поверхностью. Именно такими полированными листами облицован обелиск в честь покорителей космоса, установленный в Москве неподалеку от ВДНХ.

Минимальная толщина получаемой титановой фольги составляет несколько микрон. Изготовляют фольгу на небольших ленточных прокатных станах. Как внешне, так и по своим механическим свойствам титановая фольга очень мало походит на алюминиевую, которой обертывают плитки шоколада. Впрочем, она и предназначена совсем для других целей.

Из технического титана и их Титановых сплавов изготовляют самый разнообразный ассортимент труб—тонкостенных и с очень толстыми стенками, узких, как стержень шариковой ручки, и таких широких, что внутри может свободно поместиться богатырского сложения человек. Длина труб может достигать нескольких десятков метров.

Так как прессование трубной заготовки связано с целым рядом трудностей, а сварной шов у титана так же прочен и стоек против коррозии, как и основная масса металла, то наряду с бесшовными выпускают также и сварные трубы. В качестве заготовки используют продольно свернутую титановую ленту, боковые стороны которой сваривают с помощью электрического тока. Скорость сварки достигает многих десятков метров в минуту. Для предохранения расплавленного титана от взаимодействия с воздухом металл защищают подачей (как снаружи, так и изнутри) инертного газа аргона.

Сварные трубы дешевле бесшовных, для их изготовления расходуется меньше титана. Они гораздо прочнее бесшовных или, как их называют иначе, цельнотянутых труб из других распространенных материалов. Так, например, сварные трубы из титана вдвое прочнее труб из нержавеющей стали, втрое прочнее медно-никелевых труб и в тринадцать раз прочнее графитовых. Что же касается стойкости титана против коррозии, то она не нуждается в дополнительной рекламе и несоизмерима со стойкостью традиционных материалов.

Проволока из титана производится волочением проволочной заготовки. Главная трудность при изготовлении проволоки заключается в том, что из-за склонности прикипать к другим металлам титан налипает на волочильный инструмент. Чтобы уменьшить налипание, поверхность титановых заготовок обрабатывают очень вязкими смазками. Титановую проволоку в основном используют как присадочный материал при сварке титановых конструкций.

Обточенные на токарном станке кованые слитки служат заготовками для прессования. На горизонтальных прессах из них получают профили и трубную заготовку. Перед прессованием слитки в зависимости от марки сплава нагревают до 700—1000°С на специальных нагревательных установках или в печах.

Если титан прессовать без особых мер предосторожности, то удается получить всего лишь несколько метров профилей или трубной заготовки: матрица пресса истирается, на нее налипает металл, что приводит к порче изделий. Приходится смазывать специальными составами детали пресса. В качестве смазки служат легкоплавкие сорта стекла, керамики, смеси минерального масла с графитом, слюдой, алюминиевыми чешуйками, особой глиной. Применяют также смазки на основе мыла. Все это уменьшает трение и схватывание.

Принято считать, что титан поддается механической обработке подобно нержавеющей стали. Это значит, что обрабатывать титан в 4—5 раз труднее, чем обычную сталь, но это все же не составляет неразрешимой проблемы. Основные помехи при обработке титана —это большая склонность его

к налипанию и задиранию, низкая теплопроводность, а также то обстоятельство, что практически все металлы и огнеупоры растворяются в титане, в результате чего стружка представляет собой сплав титана и твердого материала режущего инструмента. При такой обработке быстро изнашивается резец.

Для уменьшения налипания и задирания и для отвода большого количества тепла, которое выделяется при резании, применяют охлаждающие жидкости. Точение заготовки обычно производят с помощью резцов из твердых сплавов, причем скорость обработки, как правило, ниже, чем при точении нержавеющей стали.

Если необходимо разрезать листы из титана, то эту операцию осуществляют на гильотинных ножницах. Сортовой прокат больших диаметров режут механическими пилами, применяя ножовочные полотна с крупным зубом. Менее толстые прутки разрезают на токарных станках.

При фрезеровании титан остается верным себе и налипает на зубья фрезы. Фрезы тоже изготовляют из твердых сплавов, а для охлаждения применяют смазки, отличающиеся большой вязкостью.